Новый тип растений был одним из первых колонизаторов суши
Микроскопические окаменелости, обнаруженные в сохранившемся угле, указывают на существование совершенно неизвестной группы растений, которые были среди первых, кто вышел на сушу.
Эофиты дают представление о ранней эволюции жизни на суше и могут быть тесно связаны с предком многих наземных растений, появившихся позже.
Древние растения длиной всего два сантиметра могут показать, как выглядел предок всего — от роз до секвой.
Исследователи из Кардиффского университета и Музея идентифицировали новую группу растений, названную «ранними растениями» или эофитами, по хрупким остаткам, сохранившимся в виде древесного угля. Их характеристики позволяют предположить, что они могут быть близки к предку всех сосудистых растений, но хрупкость образцов затрудняет подтверждение этого.
Ведущий автор профессор Дианна Эдвардс говорит: «Природа первой наземной флоры — это неразгаданная тайна, главные действующие лица которой никогда не были видны целиком, однако многое можно предположить об их характеристиках по тому, что они оставили после себя».
Ученые надеются, что их исследование, опубликованное в журнале New Phytologist, вдохновит других на поиски других окаменелостей эофитов и раскроет больше информации о самых ранних днях наземной жизни.
Как эволюционировали растения?
Остается неясным, когда и как предки современных растений впервые адаптировались к жизни на суше. Считается, что предки современной флоры впервые вышли на сушу в период от 450 до 500 миллионов лет назад.
Один из способов ответить на эти вопросы — изучение криптоспор, загадочных окаменелых остатков репродуктивных структур растений, хотя точное растение, от которого они произошли, оставалось загадкой.
Доктор Пол Кендрик, эксперт по окаменелым растениям в Музее и соавтор этого последнего исследования, объясняет: «Есть несколько способов изучения окаменелостей растений. Один из них — изучение спор и пыльцы, которые растения производят в огромных количествах».
«Криптоспоры датируются примерно 470 миллионами лет назад и исчезают около 70 миллионов лет спустя. Они называются криптоспорами, потому что они очень своеобразны, но мы не знали, какое растение их производило».
Одна из проблем с идентификацией происхождения этих спор заключается в том, что ранним растениям трудно окаменеть, поскольку у них нет прочных тканей, которые могли бы сохраниться с течением времени. Для хрупких растений и тканей древесный уголь является важной средой для сохранения.
«Эти растения попали в одни из самых ранних лесных пожаров, — говорит Пол. — Когда эти растения горели, они не сгорали полностью из-за недостатка кислорода, поэтому их структура сохранилась. Однако проблема с углем в том, что он очень хрупкий, поэтому у нас очень фрагментарные остатки».
Предыдущие исследования этих окаменелостей дали некоторые подсказки о происхождении криптоспор. Фрагменты, обнаруженные в Омане, позволяют предположить, что они, вероятно, образовывались в спорангиях, подобных тем, что встречаются у современных мхов, папоротников и печеночников.
Последующие окаменелости, найденные в Уэльсе и датируемые концом периода обнаружения криптоспор, позволяют предположить, что растения, которые их производили, могли быть сестринской группой по отношению к сосудистым растениям — группе, которая включает большинство растений, таких как деревья, цветковые растения и кактусы.
Но окаменелости в угле из Шропшира, датируемые периодом от 410 до 419 миллионов лет назад, позволили исследователям дать название загадочной группе растений, производивших эти споры, — эофитам.
Изучение эофитов
Эофиты сильно отличаются от современных растений. Одной из их самых замечательных особенностей является их размер: максимальная длина составляет около двух сантиметров.
«В наше время около 80% биомассы в пересчете на углерод содержится в растениях, — говорит Пол. — В этот очень ранний период все было совсем иначе».
«Эофиты действительно очень, очень крошечные. Мы говорим о растениях размером в миллиметры, и это может быть одной из причин, по которым их ранее упускали из виду».
«Их ближайшее сравнение в современном мире — это мхи, с которыми они имеют некоторые общие характеристики, но не являются ими. Это говорит нам о том, что первые растения, вышедшие на сушу, были очень простыми и очень маленькими по сравнению со своими современными родственниками».
Их размер, вероятно, не позволял им контролировать поток воды в их телах и из них, поэтому, как и современные мхи и печеночники, они должны были быть способны переносить высыхание.
«Одна из действительно важных особенностей современных растений заключается в том, что они, как правило, гомогидричны, другими словами, они могут в значительной степени регулировать свою воду, — объясняет Пол. — Однако эофиты, вероятно, были больше похожи на мхи в том смысле, что они не могли контролировать свою воду и, следовательно, могли полностью высыхать перед повторным увлажнением».
«Это говорит нам о том, что растения, вероятно, сначала стали устойчивыми к высыханию на суше, прежде чем научились контролировать свое окружение, а не наоборот».
Однако, похоже, эофиты могли перемещать питательные вещества по своему телу с помощью специализированных структур, известных как клетки, проводящие питательные вещества (FCCs). У современных мхов есть похожие структуры.
FCCs также имеют общие характеристики с флоэмой сосудистых растений, которая перемещает питательные вещества по основной структуре растений. Предполагается, что FCCs были очень ранним шагом в развитии сложной сосудистой системы, которая позже позволила растениям становиться намного крупнее и разнообразнее, эволюционируя в виды, знакомые нам сегодня.
Исследователи теперь надеются глубже изучить, как жили эти растения, например, определить аспекты их репродуктивной фазы. Для этого потребуется больше образцов, что предполагает возвращение к уже исследованным местам.
«Эти растения заставляют нас изменить то, что мы ищем в летописи окаменелостей, — говорит Пол. — Теперь нам нужно сосредоточиться на масштабе, который намного меньше того, что мы обычно ищем, чтобы мы могли вернуться на уже изученные места окаменелостей и посмотреть внимательнее».
«Есть и другие места, где сохраняется исключительная сохранность, например, кремнистый сланец Райни, и именно в такой системе можно найти больше информации о жизненном цикле этих растений».