Окаменелость возрастом 18,5 млн лет, обнаруженная в Панаме, даёт свидетельство нового вида и является старейшим надёжным образцом вьющейся древесной лозы — лианы из семейства сапиндовых. Открытие проливает свет на эволюцию вьющихся растений.
Новый вид, названный Ampelorhiza heteroxylon, принадлежит к разнородной группе тропических лиан под названием Paullinieae из семейства сапиндовых, к которым, например, принадлежит гуарана, а всего сейчас в тропиках насчитывается около 475 видов этого подсемейства.
Исследователи определили вид по окаменелым корням, у которых проявились черты, уникальные для древесины современных вьющихся растений, которые позволяют им извиваться, расти и «карабкаться» вверх.
«Это доказывает, что лианы имели необычную древесину даже в корнях ещё 18 млн лет назад», — рассказала специалист по анатомии деревьев Джойс Чери, доцент в школе интегративного изучения растений отделения биологии растений в колледже наук о жизни и сельском хозяйстве, автор-корреспондент исследования.
«До этого открытия мы почти ничего не знали о том, где и когда эти лианы эволюционировали и как быстро они разделились на разные виды», — добавил первый автор исследования Натан Джад, доцент биологии растений в колледже Вильяма Джуэлла и бывший постдок в Корнелле.
От 18,5 до 19 млн лет назад Панама была полуостровом с вулканическим ландшафтом, на котором произрастал тропический лес. Она была частью Северной Америки, отделённой от Южной Америки Центральноамериканским проливом. По словам Джада, хотя в этих лесах обитали животные, характерные для Северной Америки, растения в основном были потомками южноамериканских тропических растений, которые расселились через пролив.
«Описанная нами окаменелость — старейшая макроокаменелость этих лоз, — сказал он. — Они были среди растений, которые попали в Северную Америку задолго до великого американского биоомбена, произошедшего около 3 млн лет назад, когда крупные животные перемещались между континентами».
В ходе исследования учёные сделали тонкие срезы окаменелости и изучили расположение и размеры тканей и водопроводящих сосудов под микроскопом, а затем создали базу данных всех этих характеристик. Затем они изучили литературу, чтобы понять, как эти характеристики соотносятся с имеющимися данными о ныне живущих и ископаемых растениях.
«Мы можем с уверенностью сказать, что окаменелость действительно выглядит как растение из группы Paullinieae, так как её анатомические характеристики похожи на таковые у ныне живущих видов», — сказала Чери.
Для проведения анализа учёные определили черты, характерные для лиан. У большинства деревьев и кустарников всё водопроводящие ткани (переносящие воду и минеральные вещества от корней к листьям) имеют примерно одинаковый размер в поперечном сечении. В отличие от них, у лоз эти сосуды бывают двух размеров: большие и маленькие, и именно это обнаружили исследователи в окаменелости.
«Эта черта вполне специфична для лоз из любых семейств», — сказала Чери.
Сосуды двух размеров страхуют извивающееся растение: большие сосуды обеспечивают большой поток воды, но они также легче ломаются и образуют разрывы, которые нарушают ток. Серии более мелких сосудов менее уязвимы к повреждениям и, по словам Чери, обеспечивают резервный перенос жидкости.
Кроме того, у деревьев и кустарников поперечные срезы круглые, тогда так в найденной окаменелости и у многих ныне живущих лоз поперечные срезы имеют неправильную дольчатую форму.
И, в-третьих, на стенках этих сосудов учёные обнаружили длинные горизонтальные ряды перфорации, которые позволяют воде течь в боковых направлениях. По словам Чери, это отличительная черта семейства сапиндовых.
Теперь, когда учёные смогли определить предка сапиндовых лиан возрастом в 18,5 млн лет, они планируют продолжить исследование эволюционной истории и возникновения разнообразия этого семейства. Чери также планирует узнать, как развивалась древесина этой группы лоз, включая определение генов, которые обеспечивают дольчатые стебли.