Ископаемое растение из геологического образования в Шотландии проливает свет на развитие самой ранней известной формы корней. Команда под руководством исследователей из GMI - Института молекулярной биологии растений им. Грегора Менделя при Австрийской академии наук, Эдинбургского университета и Оксфордского университета реализует первую трехмерную реконструкцию девонского растения, основанную исключительно на ископаемых останках. Результаты показывают, что появление различных типов осей в точках ветвления привело к сложности эволюции вскоре после того, как наземные растения появились примерно 400 миллионов лет назад. Результаты опубликованы в eLife .
Новое исследование демонстрирует, как самый старый из известных корневых топоров возник более 400 миллионов лет назад. Эволюция корней в то время была драматическим событием, которое повлияло на нашу планету и атмосферу и привело к преобразующим экологическим и климатическим изменениям.
Первая основанная на фактических данных трехмерная реконструкция ископаемого Asteroxylon mackiei , наиболее структурно сложного растения из приморского кремня, показала, как у этого древнего растения развивались корни и другие типы топоров. Окаменелость сохранилась в кремне (разновидность кремня), найденном недалеко от деревни Райни в Абердиншире, Шотландия. Экземпляры исключительно хорошо сохранились в породах возрастом 407 миллионов лет раннего девона.
Вымерший род Asteroxylon принадлежит к группе растений, называемых ликофитами, к классу, который также включает живых представителей, таких как isoetes и selaginella. Реконструкция позволила исследователям впервые получить как анатомическую информацию, так и информацию о развитии этой загадочной окаменелости. Это имеет особое значение, поскольку предыдущие интерпретации структуры этого ископаемого растения в значительной степени основывались на сравнении фрагментарных изображений с сохранившимися растениями.
Реконструкция демонстрирует, что эти растения развили корни совершенно иначе, чем современные растения развивают корни сегодня. Оси укоренения A. mackiei - самые ранние известные типы корней растений.
«Это самые старые из известных структур, напоминающие современные корни, и теперь мы знаем, как они образовались. Они развились, когда побеговая ось образовала вилку, в которой один зубец сохранил идентичность побега, а второй - корень », - говорит Долан. Этот механизм ветвления, называемый «дихотомическим ветвлением», известен у живых растений в тканях, которые имеют общую структурную идентичность. Однако, как подчеркивает Долан: «У живых растений корни не развиваются таким образом, что свидетельствует о том, что этот механизм образования корней в настоящее время исчез». Их находки демонстрируют, как ныне исчезнувшая система укоренения развивалась во время эволюции первого сложного наземного растения.
«Спустя 100 лет после открытия окаменелостей в Райни наша реконструкция демонстрирует, как на самом деле выглядели эти загадочные растения! Реконструкция также демонстрирует, как формировались корни », - восклицает лидер группы GMI Лиам Долан, соавтор произведения. Понимание структуры и эволюции этих растений с раннего девонского периода дает нам представление о событиях в ключевой момент в истории Земли сразу после того, как растения колонизировали сухие поверхности континентов, когда они начали распространяться - излучать - по земле.
«Их эволюция, излучение и распространение по всем континентам оказали драматическое влияние на систему Земли. «Корни растений снизили уровни CO 2 в атмосфере , стабилизировали почву и произвели революцию в циркуляции воды на поверхности континентов», - заявляет первый автор и соавтор-корреспондент Александр (Сэнди) Дж. Хетерингтон, руководитель группы в Эдинбургском университете. В основе экологического и экологического воздействия эволюции растений лежат сами корни растений!
Хетерингтон подчеркнул, что его исследованиям способствовали окаменелости, которые были собраны поколениями палеонтологов, размещенных во многих различных музеях и университетах. «Ответы на многие ключевые вопросы эволюции лежат на полках в этих учреждениях», - сказал ученый, который сейчас работает в Эдинбургском университете. «Используя цифровые 3D-методы, можно впервые визуализировать сложный план тела A. mackiei, что позволяет нам узнать, как развивались эти загадочные растения. Было здорово наконец увидеть детали, которые ранее были скрыты ».
