Kaip žydintys augalai užkariavo pasaulį

shutterstock 1779484781

Paskutiniais savo gyvenimo metais Charlesą Darwiną kankino akivaizdus iššūkis jo natūralios atrankos evoliucijos teorijai. Jis atsirado gėlės pavidalu – arba, tiksliau, žydinčių augalų, kurie atrodo kaip žaibai ir šturmavo planetą. Kreidos periodasįkūrė giminę, kuri dabar sudaro 90 procentų pasaulio augalų rūšių.

Žydintys augalai arba gaubtasėkliai – tai ne tik tulpės ir bijūnai jūsų sode: jie dengia žoles, plačialapius medžius ir beveik visus pasėlius. „Jie apibrėžia mūsų ekosistemas, gamina maistą, vaistus, sudaro ekologines nišas gyvūnams“, – sako Kornelio universiteto augalų biologas Williamas Crepetas. „Jie yra nepaprastai svarbūs.“ Dar mokslininkai vis dar diskutuoja kaip jie sukūrė tokius įspūdingai įvairius ir ekologiškai dominuojančius.

Pagrindinis Darvino nusiskundimas buvo tas, kad gaubtasėkliai, atrodo, staiga sprogo visame kraštovaizdyje po to, kai pirmą kartą pasirodė iškastiniuose šaltiniuose, o tai prieštarauja jo lėtai ir pastoviai evoliucijos sampratai. Laiškuose kolegoms jis tvirtina, kad „Bjauri paslaptis“. Galų gale, jie galėjo vystytis laipsniškai, remiantis naujausiais tyrimais, tačiau šis faktas mažai paaiškina jų sėkmę nuo to laiko.

„Kai negalime sukurti tų nuorodų, kyla nusivylimas“, – sako Jonathanas Daviesas, Britų Kolumbijos universiteto evoliucijos biologas. „Darvinas žinojo, kad turėjo būti priežastis, kodėl gaubtasėkliai tapo tokie dominuojantys, bet negalėjo to paaiškinti. Mes vis dar to nepaaiškiname“.

Apdulkintojų palaikymas

Šimtus milijonų metų Žemės miškus valdė fantastiški klubinių samanų protėviai, kartu su gimnosėkliais, kurių plačiausiai šiuolaikiniai atstovai yra spygliuočiai. Kažkada Kreidos periodo viduryje, likus nedaug laiko iki dinozaurų išnykimo, žydintys augalai išnaikino augalų tvarką. Šiandien jų yra gal 350 000 žinomų rūšių, o gimnasėklių rūšių yra tik apie 1 000 rūšių.

Spygliuočiai neabejotinai išlaikė savo galią kai kuriose aplinkose: pagalvokite apie borealinius miškus, supančius tolimąją šiaurę – tūkstančius mylių eglių, kėnių ir pušų, kurių akyse beveik nėra gėlės. „Tačiau, – sako Crepet, – jie užima daug mažiau vietos nei gaubtasėkliai, jie turi daug skirtingų rūšių, todėl skiriasi mažiau.“

Kaip jie užvaldė tiek daug pasaulio? Dauguma ekspertų sutinka, kad nėra apibrėžtos savybės, tačiau sudėtingus santykius sukelia vabzdžiai. Kadangi žydinčius augalus dažnai apdulkina vienas vabzdys, jie egzistuoja reprodukcinėje izoliacijoje vienas iš pagrindinių specifikaciją skatinančių veiksnių.

Vis dėlto idėja turi. Pavyzdžiui, Amborella (vienintelis žinomas vienos iš ankstyviausių gaubtasėklių grupių narys) turėjo gėlių, tačiau jis niekada nebuvo įvairus, kaip jo pusbroliai. „Dėl kokių nors priežasčių ta gėlė nepadėjo“, – sako Daviesas. „Galbūt gėlė buvo reikalinga, bet nepakankama.“

Prieš kelis dešimtmečius Crepet iš pradžių buvo lėmė aukščiau pateikta hipotezė. „Vis dar manau, kad tai vienas iš svarbiausių veiksnių“, – sako jis, bet per tuos metus, kai jo protas atsivėrė kitiems. Kadangi žinduoliai vis labiau ėmė ėsti ir išsklaidyti sėklas, jie taip pat būtų prisidėję prie rūšių susidarymo. O gaubtasėkliai, skirtingai nei dauguma augalų, gyvena sparčiai – daugelis sudygsta, auga, žydi ir susilaukia palikuonių per vieną sezoną. „Jie gali daugintis greičiau ir todėl labiau reaguoti į natūralią atranką“, – sako Crepet. „Jie gali vystytis gana greitai.“

Gėlių tinkamumas

Kita mąstymo kryptis sutelkta į fiziologinę naudą, kurią naudoja gaubtasėkliai. Palyginti su gimnazistais, jie akivaizdžiai geriau panaudoti išteklius juos supančioje aplinkoje. Tai taip pat gali paaiškinti, kodėl jie šlubuoja spygliuočių šalyje, kuriai būdingos prastos dirvožemio sąlygos ir žema temperatūra. Tik daug maistinių medžiagų turinčioje vietovėje, kur jų konstrukcija leidžia joms paimti daugiau vandens ir anglies dioksido fotosintezei, gėlės pranoksta likusią augalų karalystę.

Kevinas Simoninas, San Fransisko valstijos universiteto augalų biologas, teigia, kad žydintiems augalams šį išteklių įsigyti padėjo staigus jų genomų mažinimas – visas DNR rinkinys, kurį organizmas saugo kiekvienoje savo ląstelėje. Kadangi genetinė medžiaga užėmė mažiau vietos, jie sugebėjo į savo kūnus prikimšti daugiau mažų ląstelių, taigi ir daugiau porų, kad sugertų anglies dioksidą, ir venų, skirtų vandeniui transportuoti.

„Jie iš esmės turi daugiau pinigų, kuriuos galėtų išleisti kitiems dalykams“, – sako Simoninas. „Tie papildomi ištekliai gali būti augimas, dauginimasis, gynyba – dalykai, kurie suteiktų jums pranašumą prieš kaimyną, kuris neturi tokių pat pajėgumų. Tačiau jis pažymi, kad tai tik „dar vienas gabalas, dėl kurio gaubtasėkliai buvo sėkmingi“.

„Angiospermo diena“

Gali būti specifinių fiziologinių žydinčių augalų sėkmės priežasčių, tačiau Daviesas turi bendrą įvairovės pagrindą. Tiesą sakant, jis išskiria sėkmę pagal gaubtasėklių rūšių gausą ir sėkmę pagal jų ekologinį dominavimą. Tam tikra prasme įvairovė gali būti pirmiausia atsakinga už dominavimą.

Kiekviena žydinčių augalų rūšis gali būti vertinama kaip loterijos bilietas, sako Daviesas. Kažkokiu būdu ši gyvybės medžio šakelė jų susitvarkė, o tai padidina tikimybę, kad kiekviename evoliucijos posūkyje jie gali pasiekti aukso puodą – kad kur nors žvėryne vienas ar kitas augalas užpildys bet kokią ekologinę nišą. atviras. „Keičiantis aplinkai, – sako Daviesas, – visada turite kelias eilutes, kurios yra paruoštos.

Šis universalumas akivaizdžiai buvo naudingas gaubtasėkliams. Tačiau kitas akivaizdus klausimas yra, kodėl su savo kalnu bilietų jie ištraukė tokį, kuris leis jiems patekti į tuos didžiulius šaltos, nederlingos žemės plotus, kuriuose klesti gimnastika.

Tikėtina, kad tai susiję su „atogrąžų nišos konservatizmo hipoteze“, kuri teigia, kad ypač sunku išvystyti atsparumą šaltai temperatūrai. „Tai tikrai sunki aplinkos kliūtis, kurią reikia įveikti“, – sako Daviesas. – Galbūt gaubtasėkliai nupirko pakankamai loterijos bilietų. Galbūt jie dar ras įsitvirtinti borealinėje platybėje. Tiesiog duok jiems dar 50 milijonų metų.

Tačiau iki to laiko tikėtina, kad koks nors tamsus arklys aplenks juos ir gimnazistus. „Galbūt šiuo metu yra gaubtasėklių diena“, – sako Daviesas. „Jie pasiekia savo mielą vietą“. Tačiau kai aplinka keičiasi, teikdama pirmenybę tam tikriems bruožams šiandien, o kitiems rytoj, galime pamatyti dabartinius varžovus. Tiesą sakant, jis priduria: „Mes padarysime. Neišvengiamai“.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.