New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад

По мнению исследовательской группы под руководством палеонтологов из Венского университета, сетчатое жилкование листьев, характерное для современных цветковых растений, появилось гораздо раньше, чем считалось, но затем несколько раз вымирало.

С помощью новых методов ископаемое растение Furcula granulifer было идентифицировано как такой ранний предшественник. Листья этого вида семенного папоротника уже в позднем триасе (около 201 миллиона лет назад) демонстрировали сетчатые прожилки. Исследование опубликовано в журнале New Phytologist.

Марио Койро и Лейла Сейфуллах из отделения палеонтологии Венского университета в сотрудничестве с коллегами из Национального музея естественной истории в Стокгольме и Еврейского университета в Иерусалиме исследовали загадку почти 100-летней давности, которая проливает свет на происхождение самой успешной группы растений на Земле. «Изучая старые коллекции с помощью новых методов и концепций, мы смогли идентифицировать растение позднего триасового периода с уникальным набором признаков листьев, как члена гораздо большей группы, которая эволюционировала по схожим признакам с цветковыми растениями, не испытав при этом такого же эволюционного успеха», — объясняет палеоботаник Марио Койро.

Хотя ископаемые листья Furcula granulifer возрастом 201 миллион лет демонстрируют сетчатое иерархическое жилкование листьев, характерное для большинства современных растений, мы выяснили, что на самом деле они относятся к вымершей группе семенных папоротников, так что, похоже, эта типичная форма листьев, обеспечивающая эффективный фотосинтез, эволюционировала несколько раз за историю Земли, — подтверждает Лейла Сейфуллах, руководитель исследовательской группы «Палеоботаника и наземная палеоэкология» Венского университета.

Революция растений, вызванная эволюцией отпусков

Цветковые растения, более известные как ангиоспермы, — самая важная группа растений на Земле, доминирующая в большинстве наземных экосистем и необходимая для выживания человека. Их появление в меловом периоде (145 — 66 миллионов лет назад) произвело революцию в биоразнообразии суши, вызвав появление других групп, таких как млекопитающие, насекомые и птицы, и привело к увеличению общего разнообразия на Земле.

Эта наземная революция ангиоспермов отчасти была вызвана уникальным новшеством в листьях ангиоспермов: они имеют сетчатое иерархическое жилкование, которое позволяет ангиоспермам гораздо эффективнее фиксировать углекислый газ.

Среди немногих ископаемых растений, имеющих сходное с ангиоспермами жилкование, ископаемый лист Furcula granulifer из позднего триаса Гренландии имеет настолько поразительное сходство, что первоначально он был описан как лист ангиосперма, что предшествовало самой старой записи об этой группе более чем на 50 миллионов лет, — говорит Койро.

Хотя это утверждение не нашло широкой поддержки в научном сообществе, реальное родство Furcula не было заново изучено в течение почти 100 лет.

Увидеть новыми глазами

Основываясь как на исторических материалах, так и на новых исследованиях, команда заново оценила родство Furcula, основываясь как на микроморфологии, так и на анатомии непроницаемого покрытия, окружающего листья (кутикулы). Комбинируя традиционную микроскопию и новые методы (конфокальную лазерную сканирующую микроскопию), они предположили, что Furcula была родственницей вымершей группы семенных растений с папоротникоподобными листьями ( «семенных папоротников»), Peltaspermales, и что ее сходное с ангиоспермами жилкование является результатом конвергентной эволюции. Более того, в отличие от ангиоспермов, листья Furcula не достигали высокой плотности жилок и, следовательно, не были столь эффективны в фиксации углерода, как листья ангиоспермов.

Неудачные эксперименты в триасовом и пермском периодах

Авторы предполагают, что Furcula представляла собой неудачную попытку в позднем триасе сблизиться с эффективными листьями, которые ангиоспермы позже разовьют в меловом периоде, поскольку Furcula и ее родственники вымерли, вероятно, в юрском периоде, не достигнув даже доли разнообразия ангиоспермов.

Авторы также идентифицировали другую группу загадочных семенных растений, Gigantopteridales, как еще одну неудачную попытку в пермский период (примерно 300-250 миллионов лет назад).

Благодаря этим естественным экспериментам у нас появилась возможность понять истинную причину успеха цветковых растений, которая, вероятно, кроется в эволюции множества признаков, а не одного ключевого новшества, — заключает Сейфуллах из Венского университета.

16.04.2024