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.

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 эволюции растительного мира

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.

Фрагменты побегов в куске янтаря

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.

Гигантские деревья

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

Изучением многомиллионной истории земной флоры человечество занимается всего 200 лет. Отец палеоботаники, французский ученый Адольф-Теодор Броньяр, в 1822 году написал революционную для всей мировой науки статью о классификации и распределении ископаемых растений. Спустя 6 лет он систематизировал все знания в крупной монографии, ставшей программной книгой для всех биологов XIX — середины XX века.

Почти со времен Броньяра известно, что деревья, дающие семена, намного старше цветов: они появились в период позднего палеозоя, то есть около 300 млн лет назад.

Позднепалеозойская эра охватывает период примерно от 419 до 252 млн лет назад и подразделяется на три геологических периода: девонский, каменноугольный и пермский. В начале девонского периода доминирующими представителями флоры Земли были папоротники, хвощи и другие голосемянные растения с очень простым и экстенсивным способом размножения: спорами. В конце периода часть растений эволюционировала до полового размножения через семена.

Образцы первобытных растений ученые находили в окаменелой смоле или торфяных залежах. Ход научной мысли зависел от качества найденных образцов. Три самых известных местонахождения ископаемых растений позднего палеозоя:

  • 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).

Nanjinganthus dendrostyla

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.

Держидерево

Сагереция 

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.

Сагереция чайная

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:

Космический самолет доставит грузы на МКС и приземлится в обычном «аэропорту»

Звезда приблизилась к черной дыре и ее разорвало: ученые наблюдали это с трех телескопов

Ученые нашли следы генетических мутаций в крови каждого человека, который побывал в космосе

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Астрономы сфотографировали «детство Вселенной» до появления галактик
Космос
Прощальные кадры: лунный модуль сфотографировал закат на Луне
Наука
Гены загадочных предков людей повлияли на работу мозга, показало исследование
Наука
В Петербурге открыли лабораторию для создания компьютеров, которые имитируют работу мозга
Наука
Телескоп «Евклид» показал 26 млн галактик: опубликованы первые результаты миссии
Космос
Крошечных морских животных увеличили в пять раз, чтобы рассмотреть их клетки
Наука
В Сеченовском Университете появится «умная» операционная 
Новости
Операторы связи начали заменять китайское оборудование на российское
Новости
В России хотят обязать использование отечественных процессоров для ИИ
Новости
Посмотрите на первого робота-гуманоида Nvidia в действии
Новости
Образцы с обратной стороны Луны показали, какой она была в прошлом
Космос
Морские интернет-кабели научились «прослушивать» на предмет саботажа
Новости
Нового рекорда на термоядерном синтезе добились в России
Наука
Российские ученые разработали материалы для памяти будущего  
Наука
Выяснилось, какие мутации ДНК ускоряют старение  
Наука
«Суперджет» с российскими двигателями ПД-8 впервые поднялся в воздух
Новости
Светочувствительные нановолокна ускорили рост нейронов  
Наука
ChatGPT может «заболеть» тревожностью и депрессией, но есть способ его «успокоить»  
Новости
Москва сократила выбросы углерода на 190 000 тонн благодаря электробусам  
Новости
Игуаны совершили рекордное путешествие миллионы лет назад: они проплыли по океану 8 000 км
Наука