Как появились цветы растения

Цветы появились раньше динозавров: почему ученые ошиблись о ходе эволюции

Оказалось, что цветы появились на Земле на 100 млн лет раньше, чем предполагалось. Разбираемся, насколько эта новость сенсационна и как может повлиять на дальнейший ход научных исканий. Объясняет ботаник-любитель и специалист по работе с курьерскими службами в маркетплейсе локальных магазинов Flowwow Катерина Печнякова.

Читайте «Хайтек» в

О чем речь?

В последний день лета в журнале Trends in Plant Science опубликовали результаты исследования, где ученые методом молекулярных часов определили, что цветущие растения (точнее, представители семейства крушиновых, Rhamnaceae) появились на планете больше 250 млн лет назад. А раньше ученые считали, что 150 млн лет назад. Кажется, что это рядовое открытие: в мировой ботанике постоянно уточняют цифры о возрасте и происхождении видов. Но новости о возрасте цветущих растений могут изменить взгляд на биологическую историю планеты.

Ход исследования

В январе 2022 года в куске янтаря из Мьянмы исследователи нашли фрагменты побегов южноафриканского кустарника Phylica. Возраст этого образца больше 100 млн лет. Байрон Ламон, заслуженный профессор экологии растений Кертинского университета (Австралия) вместе с Тяньхуа Хэ, молекулярным генетиком из Университета Мердока, использовали находку, чтобы отследить историю происхождения крушиновых методом молекулярных часов. «Мы сопоставили ДНК образцов Phylica с динамическими изменениями ДНК растений этого вида за последние 120 млн лет и установили молекулярные часы для всего семейства», — так описывает Ламон суть работы. Раньше считалось, что растения Rhamnaceae, к которым относится и этот образец, возникли на планете около 100 млн лет назад. Оказалось, что первые цветковые растения семейства крушиновых возникли на нашей планете больше 250 млн лет назад — это за 50 млн лет до начала эпохи динозавров.

О методе

Молекулярные часы — один из научных методов датирования филогенетических событий (например, расхождений видов). В его основе лежит гипотеза, согласно которой, эволюционно значимые мутации происходят с постоянной скоростью. Подтверждений этой гипотезе нет, но она дает возможность изучать биологические события, происходившие миллионы лет назад, и хотя бы приблизительно восстанавливать ход эволюции. Для восстановления гипотетической цепочки мутаций используют нуклеотидные последовательности ДНК и аминокислотные последовательности белков. Метод известен с 1960-х годов, фактически — с открытия двойной спирали Уотсоном и Криком. Но он дает только приблизительные результаты, так как мутация живых организмов необязательно проходит равномерно.

В чем сенсация?

Из нашего времени сдвиг во времени такого события, как появление цветковых растений, может показаться несущественным: подумаешь, промахнулись на каких-то 100 млн лет. Но это действительно прорыв, так как появление цветковых растений, когда бы оно ни произошло, считается настоящей революцией в мире флоры и растительноядных существ. На бытовом уровне — придется забыть (а лучше и перерисовать) все картинки из учебников и энциклопедий, где тираннозавры и диплодоки бродят среди гигантских хвощей и папоротников. Вероятно, их окружала другая флора, гораздо более разнообразная и как минимум — способная цвести. В области развития научной мысли тоже можно отследить несколько следствий. Во-первых, другое время возникновения покрытосеменных цветущих растений означает, что Земле на это потребовалось минимум на 100 млн лет меньше. Голосеменные первыми заселили сушу Земли и положили начало всей существующей наземной флоре. Но цветущие растения потеснили их намного раньше. Во-вторых, намного раньше началась эпоха симбиоза между растениями и насекомыми, главными опылителями цветущих растений. Сам мир насекомых стал развиваться благодаря появлению цветов: у ползающих появился стимул взлететь в небо, это дало толчок для развития класса птиц. Пока в небе нет корма, зачем летать? Именно цветущие растения на Земле положили начало освоению неба (до этого были эпохи освоения воды и суши). И это произошло за 50 млн лет до начала эпохи динозавров. Иными словами, первобытные ящеры эволюционировали уже в мир, где есть смысл не только ползать, но и летать. В-третьих, современные цветы прошли гораздо более долгий путь эволюции. Известные нам цветущие растения — результат более длительной борьбы за выживание, более жесткого естественного отбора, чем предполагалось раньше. А если путь современных растений был на 100 млн лет дольше, сложно даже представить себе, сколько видов успело возникнуть и исчезнуть за этот период.

История вопроса

• Райни-Черт, Шотландия. Примитивные растения возрастом около 411 млн лет — с водопроводящими клетками и спорангиями, но без оформленных листьев.

• Район Вуда, северо-западная область Китая. Здесь нашли множество полностью сохранившихся растений, законсервированных в торфяниках, возрастом около 298 млн лет. Здесь также преимущественно находили папоротники.

• Хеймниц, Германия. Здесь нашли залежи ископаемых растений возрастом около 290 млн лет. Окаменелости говорят о том, что в пермский период произрастала густая влаголюбивая растительность. Но и здесь выраженных покрытосеменных не обнаружили.

Еще одно основание для исследования Ламона

Одной из важных предпосылок для открытия Байрона Ламона стала находка 2018 года в Цзянсу, Китай. Здесь группа исследователей нашла окаменелые фрагменты цветка. По оценке экспертов, возраст окаменелости — 174 млн лет. Ученые несколько лет хотели подтвердить предположение, что цветущие растения заселили Землю намного раньше, чем считалось.

А за год до этого, в феврале 2017 года, исследовательская группа из Австрии во главе с Юргом Шененбергером воссоздала облик одного из первых цветов на планете.

Ученые исследовали фенотипические особенности сотни современных цветов, установили их общие признаки и на основе этих данных вывели их прародителя. Больше всего искусственно воссозданный праотец напоминает лилию: у него пять пестиков, закрученных в завитки, десять тычинок, несколько лепестков и чашелистиков (у современных лилий, кстати, пестиков три, а тычинок шесть).

Потомки первых цветов на Земле

Представители крушиновых до сих пор растут бок о бок с нами. Они и правда немного странные: сразу видно, пришли из глубины веков.

Держидерево

Необычный кустарник: его плоды, одревесневшие костянки, похожи на коричневые зонтичные грибы. Другое его название — Христова колючка: по легенде, именно из этого дерева сплели терновый венец Христа. Растение целебное: отвар из его плодов обладает противовоспалительным и отхаркивающим действием. Держидерево можно встретить и на территории России, особенно в южной, юго-западной областях и на Кавказе.

Среди крушиновых очень мало комнатных растений: все-таки это скорее деревья и кустарники. Но сагереция чайная — исключение: ее можно часто встретить в форме бонсая. У этого растения прямой, искривляющийся ствол и узловатые побеги, создающие красивую асимметричную крону. Именно поэтому сагерецию и выбирают в качестве комнатного дерева.

А вот облепиха, так похожая на рисунки из книги Броньяра и находки из северного Китая, к древним крушиновым имеет мало отношения. Она относится к роду растений семейства лоховые (Elaeagnaceae). Но из-за сходства с древними окаменелыми останками самый распространенный вид этого плодоносящего дерева назвали облепиха крушиновидная.

Читать далее:

Источник

Как цветы преобразили Землю миллионы лет назад?

Считается, что самые первые в мире живые организмы миллиарды лет назад жили в океанах. В это охотно верится, потому что вода покрывает более 70% поверхности Земли. Однако, в ходе эволюции жизнь вышла на сушу, поэтому теперь большая часть животных обитает на континентах. Если выводы ученых верны, после выхода на сушу разнообразие живых организмов на Земле начало стремительно расти. Недавно палеобиолог Майкл Бентон (Michael Benton) и его коллеги выдвинули предположение, что одну из главных ролей в увеличении разнообразия живых организмов сыграли цветковые растения. Вдобавок к этому, именно после их возникновения начал сильно меняться облик планеты в целом. Особенно сильно влияние цветковых растений заметно после вымирания динозавров.

Возможно, большому биоразнообразию на Земле мы обязаны цветковым растениям

Палеобиология — это наука, в рамках которой изучается происхождение, эволюция и образ жизни растений и животных далекого прошлого.

Последствия падения астероида

В своей научной работе Майкл Бентон отметил, что цветковые растения вполне могли существовать на Земле с незапамятных времен. Но их количество и разнообразие заметно возросло в меловом периоде, примерно 70 миллионов лет назад. По словам исследователя, жившие в те времена динозавры явно не хотели ими питаться и предпочитали папоротники. Но когда динозавры исчезли после упавшего на Землю астероида, цветковые растения по-настоящему взлетели в эволюционном плане.

Во времена динозавров на Земле преимущественно росли папоротники

Падение астероида стало причиной вымирания огромного количества видов животных, в том числе и 70% морских организмов. Вместо вымерших видов на Земле появились разного рода насекомые, птицы и млекопитающие. Вдобавок к этому, начал сильно меняться облик планеты. По мнению авторов научной работы, этому способствовали несколько факторов, связанные со цветковыми растениями.

Особенности цветковых растений

Во-первых, стремительная эволюция и распространение по разным точкам земного шара создало новые условия для возникновения новых живых организмов. В отличие от хвойных деревьев и их родственников, цветковые растения улавливают больше солнечной энергии. По мнению эволюциониста Эрве Соке (Herve Sauquet) из Королевского ботанического сада Сиднея, этот фактор мог повлиять на всю экосистему планеты.

Возникновение цветковых растений совпало с массовым расширением биоразнообразия современных растений, грибов и животных

Получившие дополнительные источники питательных веществ от растений насекомые и другие животные тоже могли начать процветать и создавать благополучные условия для жизни других животных. Речь идет о своего рода эффекте бабочки, в начале которого стоят растения с яркими цветками.

В природе все взаимосвязано, из одного вытекает другое

Что касается облика Земли, цветковые растения могли повлиять на нее за счет того, что обладают свойством извлекать из почвы большое количество влаги и передавать ее в атмосферу. Это, несомненно, оказало большое влияние на круговорот воды в природе и климат в целом. В результате повышения влажности, на Земле могли возникнуть новые тропические леса, которые стали домом для существующих и «колыбелью» для новых видов живых организмов.

Главное преимущество тропических лесов

Если бы на Земле в свое время преобладали хвойные леса, разнообразие животных на нашей планете сегодня не было бы настолько высоким. Ведь больше всего необычных животных обитает именно в тропиках — яркие птицы, ядовитые змеи, пауки и прочая удивительная живность сконцентрирована именно там. Так что вполне возможно, что обильному биоразнообразию (и, возможно, возникновению людей), мы обязаны именно цветковым растениям. Точнее, жизнь на нашей планете настолько разнообразна благодаря их способностью к быстрой эволюции.

Ссылки на интересные статьи, смешные мемы и много другой интересной информации можно найти на нашем телеграм-канале. Подпишитесь!

К сожалению, сегодня биологическое разнообразие на Земле стремительно сокращается. Одной из главных причин этому явлению считается массовая вырубка лесов, которые являются местом обитания огромного количества животных. В 2019 году стало известно, что в самой большой опасности находится Африка — она рискует безвозвратно потерять 40% своих природных богатств. Исследователи из Французского национального института устойчивого развития изучили 20 000 видов растений и пришли к выводу, что около 33% из них находятся под угрозой исчезновения. Подробнее об этом открытии читайте тут.

Источник