Палеонтологи из Великобритании нашли свидетельства того, что первые сухопутные растения на Земле появились примерно 500 миллионов назад, то есть на сто миллионов лет раньше, чем давали предыдущие расчеты, говорится в статье, опубликованной в журнале PNAS.
"Появление растений на поверхности Земли радикально изменило ее климат и облик, многократно ускорив эрозию почвы и горных пород и резко уменьшив количество парниковых газов в атмосфере, что привело к похолоданию климата и прочим изменениям. Мы показали, что это произошло в середине кембрийского периода, в то же время, когда появились первые сухопутные животные", — рассказывает Дженнифер Моррис (Jennifer Morris) из Бристольского университета (Великобритания).
Как сегодня считают ученые, первые деревья появились в середине девонского периода, примерно 400 миллионов лет назад. Их появление резко изменило облик всей планеты, сделав ее "зеленой", заполнив ее атмосферу гигантским количеством кислорода, а также породив множество новых видов животных, в том числе сухопутных насекомых, и грибков, питающихся исключительно растительной биомассой.
То, как выглядели эти первые деревья, пока остается загадкой для палеонтологов – известно лишь небольшое число "окаменелых лесов", особого типа отложений этого времени, в которых сохранились полноценные стволы и корневые системы этих деревьев, оказавшиеся под землей благодаря извержениям пепла или лавы. Их изучение показывает, что это были очень причудливые объекты, у которых роль листьев исполняла особая фотосинтезирующая кора, а внешне они напоминали карликовые деревья современной тундры.
Относительно недавно ученые начали сомневаться в этой идее. К примеру, два года назад геологи нашли свидетельства того, что первые грибы появились на суше уже 440-460 миллионов лет назад, и они вряд ли могли бы существовать на суше сами по себе, без помощи растений или других источников органики, которой они должны были питаться.
Моррис и ее коллеги показали, что первые примитивные растения появились почти на 100 миллионов лет раньше, чем на то указывают окаменелости, объединив данные раскопок и генетическое древо эволюции самых примитивных растений, существующих сегодня на Земле.
Подобный подход, как объясняют ученые, позволяет ликвидировать главную проблему, которая раньше мешала и генетикам, и палеонтологам вычислить точное время появлений растений – отсутствие каких-либо данных по тому, какие именно представители флоры – сосудистые растения, печеночные или настоящие мхи — появились первыми на Земле.
Ни генетика, ни анализ окаменелостей не могут дать ответ на этот вопрос в одиночку – этому мешает небольшое число известных отпечатков древних растений, а сравнение ДНК говорит в пользу сразу всех трех вариантов происхождения флоры в зависимости от того, какие наборы примитивных растений сравнивали генетики.
Когда Моррис и ее коллеги объединили эти данные, им удалось получить неожиданный ответ на этот вопрос – первыми на Землю вышли мхи и их ближайшие родичи, что произошло примерно 514-506 миллионов лет назад. Первые сосудистые растения, к числу которых относятся все современные и древние деревья, появились на Земле около 440 миллионов лет назад, что примерно на 40 миллионов лет раньше, чем считалось ранее.
Подобные оценки, как объясняют исследователи, в корне меняют всю картину эволюции жизни на Земле. Во-первых, они говорят о том, что животные и растения покинули первичный океан Земли практически одновременно, а не поочередно, как считали палеонтологи раньше. Во-вторых, это открытие указывает на то, что масштабные изменения климата и его похолодание произошло не в каменноугольном периоде, в эпоху максимального процветания флоры, а гораздо раньше.
Все это, как считают Моррис и ее коллеги, следует учитывать при изучении того, как сухопутная флора и фауна влияли на эволюцию друг друга и как их взаимодействия могли приводить к массовым вымираниям и прочим катастрофическим событиям.
Источник: РИА Новости
Анализ генома примитивного мха позволил ученым выдвинуть новую гипотезу о переходе растений к сухопутному образу жизни.
Американские биологи из Университета Восточной Каролины пришли к выводу, что первые растения приспособились к жизни на суше благодаря генам, позаимствованным у бактерий, грибов и вирусов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Авторы работы проанализировали геном мха Physcomitrella patens. Считается, что из всех современных растений он наиболее близок к риниофитам, первым растительным организмам, которые колонизировали сушу в начале ордовикского периода, около 480 миллионов лет назад.
Оказалось, что 128 генов, отвечающих у Physcomitrella patens за приспособления к жизни на суше, напоминают последовательности ДНК представителей других царств живой природы. Например, к их числу относятся гены, кодирующие энзимы из группы субтилаз, связанные с ростом корней и устойчивостью к засухе.
По мнению исследователей, гаметы и споры первых растений были плохо защищены от проникновения чужеродного генетического материала, так что в их геном периодически встраивались участки ДНК, образовавшиеся в результате распада бактериальных клеток и грибов под действием ультрафиолетового излучения.
Ряд ученых уже оспорил выводы работы. По их мнению, существующие методики не позволяют судить о горизонтальном переносе генов, случившемся столь давно. «Если бы они постарались, то нашли бы общие гены у мхов и собак», прокомментировал открытие генетик Билл Мартин из Университета Генриха Гейне, сообщает The Scientist.
Источник: infox.ru
Старые тропические деревья становятся почвой для мхов, которые подкармливают азотом подрастающую молодь.
Азот – элемент, без которого не обходится ни одно живое существо. Он входит в состав нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), а также хлорофилла (зеленый пигмент растений), гемоглобина и вообще всех белков. Животные получают азотсодержащие соединения достаточно просто — вместе с продуктами питания. А растения добывают азот, потребляя нитраты и нитриты (соли азотной и азотистой кислоты) или фиксируя свободные молекулы (N2) из почвы и атмосферы. Последним способом пользуются только бобовые растения и мхи. Да и делают они это не самостоятельно, а с помощью бактерий-помощников. Правда, плоды совместного труда азотфиксирующие «фабрики» используют не для личного насыщения, а во благо всей экосистемы: «отловленный» азот поступает в почву в удобоваримой форме.
Биологи знают, что наземные мхи (те, которые формируют лесную подстилку) играют важную роль в процессе биологической фиксации азота. Зо Линдо (Dr. Zoë Lindo) и Джлонатан Уитли (Jonathan Whiteley) из Университета Макгилла (McGill University) изучили азотофиксирующие способности не наземных, а древесных (свисающих) мхов, которые распространены в тропических лесах Северной Америки. На примере лесов Канады (точнее, провинции Британская Колумбия) ученые подтвердили, что бактерии-помощники (симбиотические цианобактерии) сожительствуют с мхами, «зависающими» на разных высотах – от 0,15 до 30 метров. Причем, чем выше растет мох, тем больше концентрация цианобактерий в «мягкой свисающей бороде». Высокая концентрация цианобактерий сказывается и на азотфиксирующем потенциале растения: на высоте 30 метров мхи усваивают в три раза больше азота по сравнению с теми, которые обитают в приземном слое.
Исследователи отмечают, что описанная динамика означает, что вековые деревья подкармливают молодой лес: «Мхи начинают расти только на очень старых деревьях, возраст которых порой переваливает за сотню лет, — пишет доктор Линдо в статье Old trees contribute bio-available nitrogen through canopy bryophytes, опубликованной в журнале Plant and Soil. — Эти старцы – почва для азотфиксирующей фабрики, которая, в конечном счете, кормит весь лес».
Авторы исследования отмечают, что полученные результаты означают, что старые деревья тропических лесов нуждаются в большей заботе и внимании. По меньшей мере из-за того, что благодаря им процветает и набирает силы зеленая молодь.
Источник: Infox.ru
Щучка дернистая, покрывающая летом побережье Антарктического полуострова и островов у берегов Антарктиды, усваивает азот особым способом. По мнению ученых, именно он позволит щучке занять в ближайшее время ведущие позиции в регионе.
Британской антарктической службы и нескольких университетов под руководством доктора Пола Хилла (Paul W.Hill) из Университета Бангора обнаружили уникальный способ, с помощью которого сосудистое растение (щучка антарктическая, она же — дернистая) на одном из островов у берегов Антарктиды усваивает азот. Щучка не ждет, пока микроорганизмы преобразуют органику в минеральные компоненты (этот процесс происходит в этих широтах очень медленно). Она поглощают сразу белки – короткие пептиды. Всегда считалось, что это умеют делать только грибы и животные, а в растительном мире — мхи.
Ученые изУникальная способность позволила щучке захватить доминирующие позиции на острове Сайни (это один из Южных Оркнейских островов), где ученые проводили свои исследования, и практически вытеснить мхи.
По словам ученых, в течение последних 50−ти лет климат на побережье Антарктики теплеет быстрее, чем где-либо на Земле. Летние значения температуры повысились там примерно на один градус Цельсия, и летний период стал более продолжительным. Естественно, что на эти изменения сразу отреагировали растения.
Обычно в прибрежных экосистемах острова Сайни доминировали мхи. Но в последние годы ученые наблюдают другую тенденцию: на ведущие позиции выходят злаки. Хотя мхи Sanionia uncinata все равно встречаются довольно часто и, как правило, именно они первыми заселяют новую территорию. По мере того как они погибают, формируется небольшой слой почвы. А уже там могут спокойно расти другие поселенцы. Правда, в этом случае возникает проблема – конкуренция за ресурсы: питательные вещества и свет, необходимый для фотосинтеза.
Конкурентную борьбу удалось выиграть щучке антарктической. Ее острые листья проникают в мох, так что им легко достается нужное количество света. С питательными веществами, правда, дело обстоит сложнее.
Растениям для жизни необходим азот. Но усваивать они способны только его неорганические соединения, например, аммиачные соли и соли азотной кислоты. А органический азот могут преобразовать в минеральные соединения только почвенные микроорганизмы. Некоторые растения для этого образуют с ними симбиоз. Правда, по словам Хилла, в Антарктиде растения этого не делают. Но сосудистые растения как-то с этой проблемой справились. Чтобы понять, как, доктор Хилл и его коллеги провели следующий эксперимент: они ввели в почву особые меченые формы органического азота и наблюдали, как растения их усваивают.
«Способность растений усваивать азот на самых первых стадиях минерализации – это ключ к успеху. В своих исследованиях мы показали, что в Антарктиде щучка антарктическая поглощает азот через свои корни в виде коротких пептидов. Это самая начальная стадия преобразования белков в почве. Таким способом эти растения усваивают азот в три раза быстрее, чем происходит усвоение аминокислот, нитратов или солей аммония. И в 160 раз быстрее, чем это делают мхи, с которыми этот злак конкурирует», — пишут авторы исследования. По их мнению, если температура в Антарктике будет повышаться еще больше, тогда и органика будет разлагаться быстрее. Это даст дополнительные преимущества щучке и, похоже, этот злак продолжит свою экспансию на побережье.
«Обнаруженный нами быстрый путь усвоения азота имеет значение не только для экосистем Антарктиды. Если, окажется, что растения в умеренных и тропических широтах могут действовать таким же способом, то это можно использовать для создания новых технологий в сельском хозяйстве», — говорит один из авторов исследования Кевин Ньюсэм (Kevin Newsham) из Британской антарктической службы.
Более подробно о том, как злаки конкурируют с мхами в Антарктике и усваивают азот, можно прочитать в статье «Vasclular plant success in a warming Antarctic may be due to efficient nitrogen acquisition», опубликованной в последнем номере журнала Nature Climate Change.
Источник: Infox.ru
16-12-2010 Просмотров:10238 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Примерно с 750 до 650 миллионов лет назад разбалансированный механизм климата сделал нашу планету такой, как на этой картинке. Удивительно, что жизнь ухитрилась тогда не прерваться (иллюстрация с сайта physicsworld.com)...
01-02-2011 Просмотров:10037 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Четыре научные группы практически одновременно представили черновые варианты расшифровки генетических последовательностей красного огненного муравья Solenopsis invicta, аргентинского муравья Linepithema humile, бородатого муравья-жнеца Pogonomyrmex barbatus и муравья-листореза Atta cephalotes. Pogonomyrmex barbatus (фото...
26-03-2015 Просмотров:7231 Новости Эволюции Антоненко Андрей
Британские биохимики предложили интересную гипотезу происхождения трех химических соединений, необходимых для возникновения жизни – нуклеиновых кислот, аминокислот и липидов. По их мнению, молекулы всех трех групп могли быть синтезированы на...
26-02-2016 Просмотров:7121 Новости Ботаники Антоненко Андрей
Ботаники из Кембриджского и Бристольского университетов (Великобритания), под руководством профессора Беверли Гловера (Beverley Glover) и доктора Хизер Уитни (Heather Whitney) выяснили, что цветы «настраивают» радужность своих лепестков под зрение пчел,...
19-12-2010 Просмотров:13428 Новости Ботаники Антоненко Андрей
Семенные растения сумели завоевать мир не только благодаря эффективному способу размножения, но и из-за нового способа регулировки водного баланса. Между растениями и атмосферой происходит постоянный газообмен, вход и выход регулируют...
Палеонтологи пришли к выводу, что белок кератин может сохраняться в перьях древних существ. Об этом свидетельствует иммунологический анализ оперения птицы, жившей 130 млн лет назад. EoconfuciusornisРезультаты исследования, проведенного специалистами из Университета…
Биологи Фрайбургского университета (Albert-Ludwigs-Universität Freiburg) вновь убедились в том, что эволюция происходит очень быстро и прямо сейчас, причём фактор человеческого влияния может быть определяющим. Географическое разделение, необходимое для видообразования, произошло под…
Жиры, которые поступают в кровь хорошо пообедавшего питона, заставляют его сердце увеличиваться в размерах: внезапный избыток питательных веществ повышает уровень метаболизма и ускоряет кровообращение. Тигровый питон (фото Rushinroulette)Как и все змеи,…
В конце эры динозавров эти гиганты жили удивительно близко друг к другу на прибрежных низменностях Северной Америки. Тайлер Лайсон и Николас Лонгрич из Йельского университета (США) решили выяснить, каким образом…
Ученые Полярной морской геологоразведочной экспедиции обнаружили пятикилометровый слой осадочных пород в северо-западной части моря Уэдделла (Западная Антарктика), впервые исследовав дно с помощью трехлучевого эхолота. Полученная информация позволит уточнить геологическую историю…
Палеонтологи нашли в Мексике, неподалеку от места падения астероида-"киллера" динозавров, останки древнего млекопитающего, похожего на современных бобров, которому удалось начать завоевание суши уже через сотни тысяч лет после вымирания рептилий, говорится в статье, опубликованной в Zoological…
Первые многоклеточные растения могли появиться на Земле уже 1,6 миллиарда лет назад. Об этом говорит отпечаток древнейшей водоросли, найденный в залежах осадочных пород в Индии, сообщается в статье, опубликованной в журнале PLOS Biology. Микрофотография окаменелости древнейшей…
Недавно ученые смогли создать рибонуклеиновую кислоту (РНК), способную создавать свою собственную копию. До этого никогда прежде этим молекулам не удавалось наладить свое собственное воспроизводство. Это открытие является первым экспериментальным доказательством…
Новый вид рогатых динозавров – цератопсов – нашли в штате Юта американские палеонтологи. Nasutoceratops titusi достигал размеров современного слона и заметно отличался от других известных динозавров большим носом и парой…