Установлены родственные связи растений юрского периода по химическим отпечаткам
Впервые исследователям удалось установить родственные связи между растениями возрастом 200 миллионов лет на основе химических «отпечатков пальцев». Используя инфракрасную спектроскопию и статистический анализ органических молекул в ископаемых листьях, они открывают новые перспективы в изучении эпохи динозавров.
Исследование провели учёные из Лундского университета, Шведского музея естественной истории в Стокгольме и Вильнюсского университета.
«Мы решили множество вопросов относительно родственных связей этих вымерших растений. Это вопросы, на которые наука давно искала ответы», — говорит Виви Вайда, профессор кафедры геологии Лундского университета.
Метод: молекулы вместо ДНК
Исследователи собрали ископаемые листья из пород Швеции, Австралии, Новой Зеландии и Гренландии. С помощью молекулярной спектроскопии и химического анализа их сравнили с химическими сигнатурами молекул из листьев современных растений Ботанического сада в Лунде.
Поскольку анализ генетической ДНК на ископаемых растениях невозможен (самые старые найденные фрагменты ДНК едва достигают миллиона лет), учёные искали органические молекулы, которые могли бы рассказать об эволюции и родстве растений. Такие молекулы были найдены в восковой мембране, покрывающей листья, которая сохранилась в окаменелостях.
Проверка на современных и ископаемых растениях
С помощью инфракрасной спектроскопии учёные сначала проанализировали листья живых растений, у которых есть родственники в палеонтологической летописи. Анализ показал, что биомолекулярные сигнатуры были схожи внутри групп растений, аналогично тому, как это показывает современный анализ ДНК.
Затем метод применили к их вымершим ископаемым родственникам, включая хвойные и несколько видов Ginkgo (единственный живой вид сегодня — Ginkgo biloba, но в юрском периоде этот род был гораздо разнообразнее).
«Результаты анализа ископаемых листьев превзошли наши ожидания: они не только были полны органических молекул, но и сгруппировались в соответствии с устоявшимися ботаническими связями на основе анализа ДНК живых растений — например, гинкговые в одной группе, хвойные в другой», — поясняет Виви Вайда.
Разгадка тайн вымерших растений
Когда метод показал свою состоятельность, исследователи проанализировали окаменелости загадочных вымерших растений, у которых нет живых родственников для сравнения, — Bennettites и Nilssonia. Эти растения были распространены на территории современной Швеции в триасовый и юрский периоды (около 250–150 млн лет назад).
Анализ показал, что Bennettites и Nilssonia являются близкими родственниками. При этом они не близки к саговникам (cycads), как считали многие исследователи до сих пор.
Значение открытия
«Прелесть биомолекул в восковых мембранах листьев в том, что они намного стабильнее ДНК. Поскольку они косвенно отражают ДНК растения, они могут сохранять информацию о ней. Поэтому эти биомолекулы могут рассказать нам, как одно растение эволюционно связано с другими», — говорит Пер Увдаль, профессор химической физики Лундского университета.
Исследователи планируют расширить свои исследования на другие группы растений.