Naukowcy z Uniwersytetu Yale opublikowali na łamach Science wyniki badań nad wczesną ewolucją roślin lądowych. Próbowali oni dociec, dlaczego pierwotne ryniofity (pierwsze rośliny lądowe z syluru i dewonu) wyewoluowały w stronę bardziej skomplikowanych systemów naczyniowych, zamiast inwestować w prostsze struktury ksylemów.
Czytaj też: Superwulkan Yellowstone – czy tykająca bomba kiedyś wybuchnie?
Na początku zaznaczmy, że rośliny wyewoluowały w środowisku wodnym, po czym w drodze ekspansji „przeniosły się” na ląd, tworząc zupełnie nowe typy tkanek przewodzących. O pierwszych komórkach roślinnych wiadomo, że istniały już w prekambrze, ale to dopiero epoka syluru przyniosła prawdziwy przełom.
Pierwsze rośliny lądowe zwane ryniofitami wyszły na ląd około 430 mln lat temu (chociaż pojawiają się dowody, że już w późnym ordowiku prymitywne rośliny zaczęły zasiedlać ląd). Następnie zaczęły one z biegiem ewolucji opuszczać środowiska przybrzeżne, wilgotne i ciepłe, kolonizując bardziej kontynentalne tereny.
Rośliny zadomowiły się na lądzie, ponieważ uodporniły się na suszę
Właśnie ta ewolucyjna droga ryniofitów w stronę bardziej odległych od wody terenów wymusiła rewolucyjną zmianę w strukturze ksylemu. Rośliny zaczęły tworzyć skomplikowane systemy naczyniowe, ponieważ one uodporniały organizmy na niedobór wody i suszę. Ta presja ekologiczna sprawiła, że dzisiaj mamy do czynienia z tak ogromnym bogactwem roślin naczyniowych.
Skomplikowana budowa polega na tym, że kanały przewodowe wewnątrz roślin podczas suszy mogły szybko wysychać i tworzyć pęcherzyki pary w środku, powodując tzw. zator i zatykając tym samym kanał. W takiej sytuacji roślina mogła szybko obumrzeć. Jeśli system naczyniowy zaczął ewoluować w stronę rozgałęzionych form (patrząc na przekrój gałązki), to wówczas poszczególne pęcherzyki pary nie stykały się ze sobą, a roślina unikała przesuszenia.
Na poniższej animacji widzimy po lewej przekrój przez roślinę z prymitywnym, okrągłym systemem, a po prawej współczesną – z rozwiniętym, rozgałęzionym. Zatok z pęcherzyków obejmuje całą roślinę z prosta strukturą, przez co ona obumiera. Roślinie po prawej, według modelu, udaje się przeżyć.
Czytaj też: Ta woda liczy aż 390 mln lat i nie nadaje się do picia. Wydobyto ją w niezwykły sposób
Naukowcy z Yale przeprowadzili liczne modelowania na podstawie wielu skamieniałości prymitywnych roślin i kilku współczesnych, aby dowiedzieć się, który system ksylemu lepiej sobie radził z pęcherzykami z wysuszenia. Ich odkrycie również pokazuje nam, jaką drogę ewolucyjną przeszły rośliny i jak bardzo są uodpornione na niedobory wody. Niewykluczone, że na podstawie tych badań w przyszłości będą tworzone w warunkach laboratoryjnych takie gatunki roślin, które jeszcze lepiej będą znosić suszę.