Палеоботаники пришли к выводу, что водные растения мелового периода, найденные в Испании, являются одними из древнейших цветковых на Земле. Находка доказывает, что водная среда могла сыграть важную роль в ранней эволюции данной группы.

Montsechia vidaliiСтатья с описанием открытия, сделанного испанскими учеными из Университета Барселоны, опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

До настоящего времени древнейшим представителем группы цветковых (покрытосеменных) на Земле считался Archaefructus, небольшое водное растение, найденное в отложениях нижнего мела Китая возрастом около 125 млн лет. Авторы статьи показали, что на территории современной Испании в это время, 125-130 млн лет назад, существовало еще одно цветковое растение, также являющееся водным.

Это растение, носящееся имя Montsechia vidalii, было известно специалистам более ста лет. Montsechia происходит из двух испанских местонахождений (одно из них - знаменитый Лас Ойес, где найдены многочисленные динозавры, крокодилы и ископаемые насекомые). Систематическую принадлежность Montsechia долго не удавалось установить - ученые предполагали, что оно может относится к хвойным, хвощам или даже печеночным мхам.

Авторы статьи проанализировали более 1000 отпечатков Montsechia. Судя по строению кутикулы, побегов и семян, Montsechia очень похоже на роголистник, современное цветковое растение, которое живет в пресных водоемах по всему миру. Так же, как и у роголистника, у Montsechia нет корней, а цветки являются очень мелкими и редуцированными (мужских цветков палеонтологам обнаружить не удалось). Подобно пыльце роголистнику, пыльца Montsechia разносилась водой.

В наши дни только 2% видов покрытосеменных обитают в воде. Тот факт, что древнейшие представители данной группы, Montsechia и Archaefructus, произрастали в водоемах, доказывает, что когда-то водная стихия была для цветковых растений более важна, чем сегодня. Впрочем, нельзя исключать, что первые водные цветковые просто имели больше шансов попасть в палеонтологическую летопись.

Источник: infox.ru

История цветковых растений, господствующих сегодня на суше, полна лакун и пропусков. Поэтому сообщение китайских ученых об открытии настоящего цветка в осадочных породах юрского периода вызвало острую дискуссию среди специалистов. Некоторые эксперты прямо говорят, что коллеги из Академии наук КНР явно поспешили с выводами.

Модель Euanthus panii Судя по всему, большая часть истории развития покрытосеменных попросту не попала в геологическую летопись. Согласно данным окаменелостей, первыми наземными растениями стали мхи, выбравшиеся на сушу около 425 млн лет назад. За ними последовали голосеменные (саговники, гинкго и хвойные), а затем и папоротники. Примерно 125 млн лет назад на сцене появляются покрытосеменные, а спустя еще 30 млн лет они захватывают лидерство в растительном мире, которое удерживают и по сей день.

Вопрос о том, откуда взялись покрытосеменные и какими были их первые представители, давно занимает палеоботаников. Их внезапное появление в меловом периоде было отнесено Чарльзом Дарвиным к разряду "отвратительных загадок" наравне с практически мгновенным оформлением и многих других крупных таксонов. Сегодня у науки имеется несколько смутных намеков на то, что первые покрытосеменные появились намного раньше упомянутого рубежа в 125 млн лет назад. Например, данные "молекулярных часов", основанные на скорости изменения молекул ДНК, отодвигают дату рождения покрытосеменных в юрский период или даже еще дальше во времени.

Однако цветки – ключевое доказательство принадлежности к покрытосеменным – очень хрупкий и нежный орган, имеющий исчезающе малые шансы на то, чтобы стать окаменелостью. Та же проблема и с пыльцой – однозначно идентифицировать ее в окаменевшем состоянии является задачей далеко не легкой. Возможно, юрские покрытосеменные напоминали юрских млекопитающих, говорит палеоботаник Дэвид Тейлор из университета Индианы – они были мелкими, незаметными травянистыми растениями, смиренно ожидающими на обочине эволюции своего шанса поработить мир.

И вот палеоботаник Нанкинского института геологии и палеонтологии Синь Ван представил мировому ученому сообществу свое открытие. По его словам, окаменевший цветок безусловно покрытосеменного растения датируется возрастом 162 млн лет, то есть разгаром юрского периода. "Это старейшая окаменелость цветкового растения", – уверен Ван.

Окаменелость цветка, получившего название Euanthus panii, была найдена около 40 лет назад горным инженером Кван Паном. Будучи направленным на работу в отдаленную деревню Саньцзяочэн в провинции Ляонин, он увлекся изучением ископаемой флоры и благодаря самообразованию стал признанным в Китае экспертом в этой области.

"Доказательства существования юрских покрытосеменных представляются вполне убедительными, но пока имеют статус предварительных, – заявил Тейлор. – Если бы их возраст был меловым, здесь было бы вообще не о чем спорить, но поскольку речь идет о юрском периоде, хорошо бы иметь побольше доказательств".

Со своей стороны Синь Ван подчеркнул, что Кван Пан тщательно документировал свои сборы, и найденный им окаменевший цветок происходит именно из отложений юрского периода. Уточнить возраст можно по сопутствующим окаменелостям и вулканическому пеплу, добавил Ван.

Находка сосланного в глубинку горного инженера представляет собой крохотный – 12 на 12,7 мм – но самый настоящий цветок. Это нашло отражение и в его названии: Euanthus в дословном переводе с латыни и значит "настоящий цветок". У окаменелости имеются все типичные для цветков органы – чашелистики, лепестки, пыльники с находящимися внутри пыльцевыми зернами и даже прообраз пестика. Расположение лепестков соответствует современным лилии и маку.

"Вам не нужно много знать о ботанике, чтобы узнать в нем цветок", – отметил Синь Ван. Однако многие коллеги не склонны с ним соглашаться. "Я совершенно не убежден такой интерпретацией этого ископаемого, – заявил старший научный сотрудник Ботанического сада Чикаго Патрик Херендин. – Я не знаю, что это за окаменелость, но я, разумеется, не вижу в ней того, о чем они говорят".

Источник: PaleoNews

Ученые оценили аэродинамические качества семян различной формы, принадлежавших древнему хвойному растению. Выяснилось, что лучше всего из них летали семена с одной лопастью – именно к такой конструкции в ходе эволюции пришли разные группы хвойных и покрытосеменных растений.

Семена вертолётики пермского периодаОб этом говорится в статье американских специалистов из Калифорнийского университета в Беркли, опубликованной в журнале Paleobiology.

Как известно, семена елки или сосны, когда они выпадают из шишки, начинают вращаться, подобно миниатюрному вертолету. Это позволяет семенам провести больше времени в воздухе, что, в свою очередь, увеличивает их шансы упасть на свободный участок леса и успешно прорасти.

В наши дни все семена-«вертолектики» устроены одинаково и имеют одну лопасть. Однако на первых этапах эволюции хвойных встречались семена разной конструкции. Например, в пермских отложениях на территории штата Техас найдено множество семян хвойного Manifera talaris сразу трех типов строения.

80% семян этого растения, произраставшего около 270 млн лет назад, несли вторую маленькую лопасть, 13% обладали двумя симметричными лопастями, а еще 7% были снабжены лишь одной лопастью, подобно хвойным в наши дни. Авторы статьи изготовили модели всех этих семян из пластика и бумаги и оценили их аэродинамические качества.

Выяснилось, что семена с одной лопастью крутились в воздухе примерно в 2 раза дольше, чем семена иной конструкции. Более того, примерно половина двулопастных семян, вместо того, чтобы вращаться, сразу падала на землю, тогда как среди однолопастных семян количество неудачливых летунов не превышало 10%.

Ученые показали, что с увеличением массы семени конструкция с одной лопастью приобретает еще больше преимуществ. Поэтому неудивительно, что хвойные в ходе длительной эволюции сделали выбор в пользу именно таких семян. Тем более что поначалу, в палеозое, еще не было животных, которые бы занимались распространением семян – растения могли полагаться только на ветер.

Источник: infox.ru

 Ученые открыли общий механизм межклеточной коммуникации. У животных он задействован в работе мозга, а у цветковых растений — в размножении.

Резухови́дка Та́ля (лат. Arabidópsis thaliána) ВикипедияМеждународная команда исследователей выяснила, что пыльца растений, содержащая мужские половые клетки, взаимодействует с пестиком по тому же самому биохимическому пути, что и нервные клетки в мозге животных. Это не только добавляет знаний о размножении растений, но и убедительно доказывает сходство всего живого.

Что происходит в цветке

При опылении цветковых (покрытосеменных) растений пыльцевое зерно попадает на рыльце пестика и при благоприятных условиях прорастает. Из него тянется пыльцевая трубка, которая доходит до завязи пестика и служит каналом для проведения мужских половых клеток – спермиев. Достигая семяпочки (яйцеклетки) в завязи, один спермий оплодотворяет ее, а другой, сливаясь с полярными тельцами, образует эндосперм – запасающую ткань семени. Такой процесс называют двойным оплодотворением. На рост пыльцевой трубки влияют такие факторы, как концентрация ионов водорода (рН) и ионов кальция. Но суть их влияния до сих пор не была известна.

Универсальные каналы

Группа Хосе Фейджо (José Feijó), профессора Лиссабонского университета (Universidade de Lisboa), изучала данный процесс у табака и резуховидки Таля (Arabidópsis thaliána). Ученые обнаружили, что рост пыльцевой трубки у этих растений обеспечивают те же самые кальциевые каналы, что и в нейронах. Это глутаматные рецепторы – у растений их назвали глутамат-подобными рецепторами GLR (Glutamate receptors-like). Известно, что они играют ключевую роль в проведении нервного импульса, в работе синапсов и, в конечном счете, в процессах обучения и памяти. Их патологию считают причиной многих заболеваний: рассеянного склероза, болезни Альцгеймера, болезни Хантингтона и других. Совершенно неожиданным оказалось участие GLR в размножении растений. Биологи нашли и гены, ими управляющие, у резуховидки таких генов насчитали 20.

Чтобы выяснить роль рецепторов-каналов, биологи применили несколько разных методов: использовали стимулирующие и тормозящие вещества, измеряли микроэлектродами электрический ток в ткани растения и, наконец, выводили мутантов. Они выяснили, что работу рецепторов-каналов стимулирует аминокислота D-серин (D-Ser). Это редкая аминокислота, и до сих пор считали, что ее роль ограничивается только работой в нервной системе.

Средство управления

Оказалось, что D-серин действует на GLR каналы в верхушке пыльцевой трубки, вызывает усиление кальциевой проводимости и деполяризацию мембраны. Это совершенно новый сигнальный механизм для растений. Если удалить аминокислоту или иным способом заблокировать GLR каналы, пыльцевая трубка перестает расти или деформируется. Растение при этом становится стерильным, не образует семена.

Сама же аминокислота D-серин образуется в женском половом органе – в завязи пестика. Таким образом, пестик управляет ростом пыльцевой трубки и направляет мужские половые клетки прямо к цели.

Открытие интересно с нескольких сторон. Во-первых, ученые нашли молекулярную природу кальциевых каналов у растений, что оставалось загадкой в течение многих лет. Во-вторых, узнали новое о размножении растений. И, в-третьих, получили доказательство общности фундаментальных процессов у растений и животных. «Мы нашли, что в межклеточной коммуникации у животных и растений участвуют одни и те же структуры, — говорит Хосе Фейджо. — Это показывает, что эволюция повторяет найденные ей успешные механизмы снова и снова».

О том, что объединяет нас с пестиками и тычинками, ученые написали в журнале Science.

Источник: Infox.ru

Хорошо сохранившуюся окаменелость доисторического растения обнаружили палеобиологи из США и Китая. Находка отодвигает вглубь веков всплеск разнообразия покрытосеменных растений.

Доисторический «цветок» относится к эвдикотам, сформировавшим 75% сегодняшнего разнообразия покрытосеменных растений. Последних на планете более 250 тысяч видов, и они доминируют в большинстве экосистем суши (фото Hongshan Wang)Останки были выкопаны в Исяньской формации (Yixian Formation), принадлежащей к уникальной и активно изучаемой биоте Цзэхол (Jehol Biota).

Древнее растение, отпечатавшее в куске алеврита, причислили к новому роду и назвали Leefructus mirus. Имя составное: Lee – по фамилии первооткрывателя окаменелости Шимина Ли (Shiming Li), fructus означает плодоносящий, mirus – от mira, что на латыни «красивый».

Высота растения – 16 сантиметров. По внешнему виду оно напоминает современный лютик: такие же тонкие стебли и трёхдольные листья. В камне также сохранился отпечаток плода и неплодоносного побега.

Открытие добавляет данных в копилку знаний учёных о ранней истории цветковых растений. Оно показывает, что их диверсификация произошла раньше, чем полагали биологи, – примерно 125-127 миллионов лет назад, в начале мела. Возраст нынешнего растения оценивается в 123-126 млн лет. Это самый ранний полный эвдикот. До него находили лишь более древнюю пыльцу.

Находка, возможно, разрешит давнее противоречие, высказанное Дарвином. Автор эволюционной теории, как известно, требующей время на «рождение» новых видов, не мог объяснить, как мог произойти всплеск разнообразия. Новая находка добавила цветковым растениям достаточно большой отрезок времени.

Источник: Pravda.ru

 Недавно палеонтологи из Испании смогли разгадать загадку, решить которую оказалось не под силу даже Дарвину. Они выяснили, каким образом миллионы лет тому назад цветковые растения смогли быстро расселиться по всей Земле. Оказывается, в этом им помогли сладкоежки-птерозавры, которые обожали сочные фрукты и могли летать на дальние расстояния.

Вообще, ранняя история покрытосеменных, или, как их еще называют, цветковых растений (Magnoliophyta), долгое время была практически неизвестна ученым. Помнится, великий Чарльз Дарвин в свое время назвал этот эпизод палеонтологической истории "отвратительной тайной" (abominable mistery). Дело в том, что в каменной летописи первые представители покрытосеменных появляются весьма внезапно (это случилось в начале раннего мела), далее они миллионы лет пребывают на вторых ролях (их находки за этот период единичны), но уже к середине мелового периода цветковые растения становятся доминирующей группой среди наземной растительности.

Подобное, как вы понимаете, представлялось ученым маловероятным — ведь для того, чтобы стать ведущим компонентом сухопутных экосистем, нужны были долгие годы постепенной эволюции (по крайней мере, именно так было с предшественниками цветковых — голосеменными). Поэтому делались предположения, что, возможно, цветковые появились на Земле еще в юре, но тогда они обитали лишь в горах или на островах, ушедших позже под воду (не попадая по этой причине в палеонтологическую летопись), а в середине мела эта группа просто смогла выйти на простор, то есть заселить все доступные им местообитания. Но против этого довода имелись чисто палеонтологические возражения.

Давно было известно, что пыльца покрытосеменных, которая хорошо сохраняется везде, куда ее принесет ветер, вода или опылитель, появляется в летописи одновременно с их макроостатками. Чего не могло бы быть, если бы группа вела скрытный образ жизни в юрском периоде — ведь для пыльцы, как было сказано выше, ни горы, ни океан не являются помехой. Так что, судя по всему, цветковые действительно возникли именно в начале мела.

Схему возникновения самих цветковых обычно представляют так: цветок был эволюционным ответом растений на происки насекомых, которые повадились питаться ничем не защищенными репродуктивными органами (этакий вариант фигового листка). Ведь у голосеменных, с их жесткими листьями и плотной древесиной, особенно и питаться-то было нечем. Когда же предки покрытосеменных защитили свои органы размножения, создав цветок, то выяснилось, что существует проблема с переносом пыльцы — ветер теперь не мог разносить ее также эффективно, ибо пыльники оказались закрытыми.

Пришлось идти на сделку со своими бывшими врагами, то есть насекомыми. Растения стали вырабатывать питательный для них нектар, который скапливался в самом цветке. Насекомое же, в попытках добыть его, оказывалось перепачканным пыльцой с ног до головы, которая потом посредством того же насекомого доставлялась на другое растение. В результате антагонистические отношения преобразовались в дружественные и началась параллельная эволюция насекомых и цветковых растений.

Отечественные палеонтологи В.В. Жерихин и А.Г. Пономаренко в своих работах обратили внимание на то, что эволюция насекомых в начале мела действительно связана с таковой цветковых растений. В частности, все известные ныне отряды основных шестиногих опылителей появились незадолго до того, как цветковые завоевали весь мир. Вряд ли это было случайно. Скорее всего, именно из-за нового, более эффективного способа опыления, который повышал скорость размножения, покрытосеменные и смогли вытеснить всех своих конкурентов.

Обращает на себя внимание и такая деталь — среди покрытосеменных распространена склонность к неотении, то есть способности размножаться, не достигнув взрослого возраста. Травянистые растения — это не что иное, как неотеники (которых не было у голосеменных). А неотеники всегда являются самыми агрессивными эксплерентами (или, образно выражаясь, сорными растениями), мгновенно захватывающими места нарушений растительного покрова и имеющими возможность нормально развиваться при недостатке питательных веществ.

Исходя из этого, ученые предположили, что, видимо, сначала цветковые росли в качестве зеленых "экстремалов" по свободным от других растений участкам (например, на речных отмелях, береговых оползнях, гарях). То есть они чем-то напоминали маргинальные, но живучие и радикально настроенные группировки человеческого общества. Со временем в таких экстремальных местах сложились свои растительные сообщества, членами которых были исключительно цветковые, а голосеменным туда вход был запрещен.

Дальше же произошло вот что. Агрессивные покрытосеменные пионеры начали вытеснять таковых среди голосеменных. Лишившись же собственной пионерной растительности, сообщества голосеменных начинали деградировать, поскольку они не могли восстанавливаться. Так произошел захват власти цветковыми растениями, и они утвердились на Земле в качестве господствующей группы. Голосеменные же сохранили свои позиции только в тех местах, где цветковым существовать было достаточно сложно (например, вблизи полярного круга или высоко в горах).

Справедливость этой гипотезы была доказана в работах многих отечественных палеонтологов — С.В. Мейена, В.В. Жерихина, А.Г. Пономаренко, К.Ю. Еськова. Однако один вопрос все-таки до последнего времени оставался открытым. Дело в том, что в раннем мелу покрытосеменные растения достаточно долго "тусовались" лишь в одном уголке земного шара, в районе современной Австралии. И это было достаточно долго. Потом же они вдруг внезапно появляются на всех мезозойских континентах. Каким же образом это могло произойти?

Конечно же, дело явно не обошлось без некоего переносчика, который распространял их семена. В принципе, это могли быть ветер или вода. Однако в таком случае палеонтологи обнаружили бы постепенную экспансию — сначала цветковые проникли бы на близлежащие территории и потом медленно распространились бы дальше. Но картина совершенно иная — покрытосеменные одновременно возникают в самых удаленных друг от друга частях суши. Кто же распространял их семена? Насекомым это было явно не под силу, а растительноядных перелетных птиц тогда еще не было.

И вот недавно палеонтологи из Испании предложили выход из этой непростой ситуации. Год назад они обнаружили на юго-западе Пиренейского полуострова останки нового птерозавра из семейства Tapejaridae, назвав его Europejara olcadesorum. Интересно, что это была первая находка данного ящера на территории Европы — до этого Tapejaridae находили лишь в Бразилии и Китае. Возраст останков Europejara olcadesorum составляет около 125-130 миллионов лет, и для данного гиганта был характерен беззубый прямой клюв. Интересно, что под ним не было выроста, напоминающего мешок пеликана, который был свойственен всем рыбоядным птерозаврам. Получается, что данный ящер не ел рыбу, но и питаться другими существами он тоже не мог, поскольку был лишен необходимых для удержания добычи зубов.

Это навело ученых на мысль, что, возможно, данный ящер питался фруктами. Следовательно, он идеально подходит на роль распространителя семян цветковых (ведь настоящие фрукты с сочной мякотью характерны только для этой группы). Кроме того, уже давно известно, что громадные птерозавры могли путешествовать на весьма большие расстояния — они могли облететь даже половину Земного шара без единой посадки. Исследователи также сопоставили места, где были сделаны известные находки раннемеловых покрытосеменных (пыльца — от 130 миллионов лет, находки — от 125 миллионов лет), с картой находок представителей семейства Tapejaridae. После этого ученые сделали смелый, но весьма достоверный вывод: покрытосеменные и данные птерозавры начинают массово появляться в отложениях одновременно и в одних и тех же местах.

Получается, что именно эти громадные сладкоежки еще в начале мела начали переносить семена примитивных цветковых на большие расстояния. Они сперва поедали сладкие плоды в районе Австралии, потом летели по своим делам дальше, и там, где эти ящеры ходили в туалет, семена попадали в почву. Конечно, выжить удавалось далеко не всем. Однако постепенно на новых местах начали возникать сообщества цветковых, которые потом вытеснили голосеменных.

Итак, как видите, эти ящеры действительно могли ускорить распространение цветковых растений, причем в сотни раз. Поэтому тем, кто обожает цветы, овощи и фрукты, следует поблагодарить давно исчезнувших с лица Земли огромных птерозавров — без их деятельности победа цветковых над голосеменными была бы невозможной…

Источник: pravda.ru