Vedci konečne vyriešili „odporné tajomstvo“ Charlesa Darwina

Po mnoho rokov bol Charles Darwin prenasledovaný kvetmi. V roku 1859 vydal prírodovedec svoje najslávnejšie dielo, O pôvode druhov, kniha, ktorá je všeobecne považovaná za základ evolučnej biológie. Ale o 20 rokov neskôr ho stále trápila jedna veľká vec: Odkiaľ pochádzajú sakra všetky kvety? V liste pre botanika Josepha Daltona Hookera v roku 1879 Darwin nazval tento problém „ohavným tajomstvom“. Môže to znieť hlúpo, ale Darwin naozaj nedokázal vysvetliť, ako kvitnúce rastliny - známe ako angiospermy - stúpli k dominancii tak rýchlo, ako sa to deje. primitívne angiospermy - skupina, ktorá zahŕňa borovice a palmy.

Fosílny záznam nám ukazuje, že asi pred 100 miliónmi rokov, počas obdobia kriedy, na scénu prišlo obrovské množstvo angiospermov a nahradilo gymnospermy ako dominantný typ rastliny na Zemi. Toto náhle množstvo rastlín - predkov modernej levandule, pšenice, ruží, magnólií, sedmokrások a tak ďalej - bolo v protiklade s Darwinovou teóriou, že nové druhy vznikajú veľmi pomaly v dôsledku selektívnych tlakov. Súčasné hypotézy naznačujú, že väčšina angiospermov sa vyvinula spolu s hmyzom alebo inými zvieratami, ktoré ich opelujú, bez ktorých nie je možné, aby rastliny produkovali ovocie nesúce semená. Tieto hypotézy však nevysvetľujú epický boom starovekých angiospermov.

V novinách publikovaných vo štvrtok v časopise Biológia PLOS, pár vedcov navrhol odpoveď na odporné tajomstvo, prečo angiosperms nahradil gymnosperms tak náhle. Kevin Simonin, odborný asistent ekológie a evolúcie na Štátnej univerzite v San Franciscu, a Adam Roddy prezentujú dôkazy o tom, že to všetko závisí od účinnosti buniek. Tajomstvo úspechu angiosperms je, hovoria, je rýchly downsizing buniek rastlín 'asi pred 140 miliónmi rokmi. Toto zmenšenie výrazne zvýšilo ich účinnosť. Akonáhle sa angiospermy stali oveľa účinnejšími, ich nadvláda nad pozemskými ekosystémami bola len otázkou času.

Výskumný tím dospel k tomuto záveru tým, že skúmal relatívnu veľkosť genómov v angiosperme a gymnosperms a potom porovnal tieto čísla s kapacitou zachytávania oxidu uhličitého v rastlinách a účinnosťou prenosu kvapaliny. Veľkosti buniek sa môžu veľmi líšiť v dôsledku rôznych faktorov, ale veľkosť genómu je silným prediktorom veľkosti buniek. Preto dospeli k záveru, že menší genóm znamená menšiu bunku - a teda viac buniek môže byť zabalených v rovnakom objeme rastlinného tkaniva, čo umožňuje, aby rastlina prijala viac oxidu uhličitého a vody, čím produkuje viac sacharidov, ktoré prinášajú energiu a poháňajú rast.,

Fotosyntéza je tiež veľkou časťou tohto obrazu, pretože, ako všetci vieme, rastliny potrebujú slnečné svetlo na premenu vody a oxidu uhličitého na sacharidy. Predchádzajúci výskum ukázal, že vyššie fotosyntetické schopnosti angiospermov im pomohli rásť oveľa rýchlejšie ako ich bratranci gymnospermu, ale táto nová štúdia nám ukazuje ako angiospermy dosiahli túto vysokú účinnosť.

Takže aj keď koevolúcia s opeľovačmi zohrala obrovský impulz v špecifických mechanizmoch vývoja angiospermu, Simonin a Roddy hovoria, že je niečo spoločné pre všetky tieto rastliny, niečo zásadné pre ich biofyzikálnu architektúru, ktorá im umožnila prevziať svet. Možno by tento výskum dal Darwinovej mysli pokoj. Ale skôr by mal len nové otázky.

abstrakt: Náhly pôvod a rýchla diverzifikácia kvitnúcich rastlín počas kriedy je už dlho považovaná za „ohavnú záhadu“. Zatiaľ čo príčinou ich veľkej rôznorodosti bola prevažne koevolúcia s opeľovačmi a bylinožravcami, ich schopnosť prekonať predtým dominantné paprade a gymnosperms je predmetom mnohých hypotéz. Časté medzi nimi je to, že samotné krytosemenné rastliny vyvinuli listy s menšími, početnejšími stomátmi a silnejšími vetviacimi sieťami, ktoré umožňujú vyššiu rýchlosť transpirácie, fotosyntézu a rast. Avšak, ako angiospermy balia svoje listy s menšími, bohatšími stomatami a viacerými žilami, nie je známe, ale súvisia - ukazujú - s jednoduchými biofyzikálnymi obmedzeniami na veľkosť buniek. V období skorej kriedovej periódy došlo k rýchlemu zmenšeniu genómu len líniami angiosperm, čo uľahčilo redukciu veľkosti buniek potrebnú na zabalenie väčšieho počtu žíl a stomatórií do listov, čím sa dosiahla skutočná primárna produktivita bližšie k svojmu maximálnemu potenciálu. Zvýšené konkurenčné schopnosti angiospermu teda nie sú v malej miere spôsobené zmenšovaním genómu.