Новое исследование опровергает традиционные представления об эволюции растений

Работа ученых позволила получить интригующие сведения об эволюции биологии растений, фактически переписав историю их развития за последний миллиард лет.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Plants, показывает, что растения постепенно развивали свой анатомический дизайн в течение долгого времени, что сопровождалось эпизодическими всплесками инноваций, направленных на преодоление и адаптацию к вызовам окружающей среды.

Эти результаты опровергают давно бытовавшее мнение о том, что, подобно животным, основной набор типов растений сформировался в результате резкого всплеска внезапных изменений в начале их эволюционной истории.

Соавтор исследования Филип Донохью, профессор палеобиологии Бристольского университета, сказал:

Хотя растения необычайно разнообразны по своему устройству и организации, они имеют общего предка, возникшего в море более миллиарда лет назад.

Мы хотели проверить, действительно ли они появились в результате «большого взрыва» на ранних этапах своей истории или их эволюция была более медленным и непрерывным процессом. Удивительно, но результаты показали, что эволюция растений происходила в несколько смешанном режиме: длительные периоды постепенных изменений прерывались короткими всплесками крупномасштабных инноваций, что позволило преодолеть трудности, связанные с жизнью на суше.

Для проверки этой теории группа ученых проанализировала сходства и различия 248 групп растений, начиная от одноклеточного прудового отброса и морских водорослей и заканчивая наземными растениями, включая мхи и папоротники, сосны, хвойные и цветковые растения. Они также изучили 160 вымерших групп, известных только по окаменелостям, включая виды из девонской породы Rhynie Chert, жившие более 400 млн. лет назад.

Более 130 тыс. наблюдений были получены путем разложения растительных конструкций на составляющие и регистрации присутствующих или отсутствующих признаков в каждой из основных групп, как живых, так и ископаемых. С помощью компьютерных статистических методов были определены общие сходства и различия между группами, а также их изменение с течением времени.

Ученые также попытались выяснить, что привело к появлению таких эволюционных новшеств, как споры, семена, корни, листья, пыльца и цветки.

Соавтор исследования доктор Джеймс Кларк, научный сотрудник отдела биологических наук Бристольского университета, отмети:

Мы обнаружили, что изменения в анатомическом строении растений происходят одновременно с событиями, в ходе которых весь клеточный генетический состав удваивается. Такое происходило много раз в истории эволюции растений в результате ошибок в процессе копирования генома, когда создавались дублирующие копии генов, которые могли свободно мутировать и выполнять новые функции.

Однако было установлено, что основные импульсы анатомической эволюции растений связаны с необходимостью жить и размножаться во все более засушливых условиях, что связано с постепенным выходом растений из моря на сушу.

Увлечение д-ра Сэнди Хетерингтона эволюцией наземных растений началось в качестве начинающего геолога в Бристольском университете, а в настоящее время он продолжает работать в Эдинбургском университете.

Он заявил следующее:

В целом характер эпизодических импульсов в эволюции анатомических конструкций растений совпадает с тем, что наблюдается в других многоклеточных царствах сложной жизни, таких как животные и грибы. Это позволяет предположить, что она является общей закономерностью и планом развития сложной многоклеточной жизни с момента ее зарождения.

05.09.2023