Много лет Чарльза Дарвина преследовали цветы. В 1859 году натуралист опубликовал свою самую известную работу, Происхождение видов Книга, которая обычно считается основой эволюционной биологии. Но 20 лет спустя его все еще беспокоила одна большая вещь: откуда, черт возьми, взялись все цветы? В письме ботанику Джозефу Далтону Хукеру в 1879 году Дарвин назвал эту проблему «отвратительной загадкой». Это может звучать глупо, но Дарвин действительно не мог объяснить, как цветущие растения, известные как покрытосеменные растения, так быстро стали доминировать над более Примитивные покрытосеменные - группа, в которую входят сосны и пальмы.
Окаменелость показывает, что около 100 миллионов лет назад, в меловой период, появилось огромное разнообразие покрытосеменных растений, которые заменили голосеменные как доминирующий тип растений на Земле. Это внезапное изобилие растений - предков современной лаванды, пшеницы, роз, магнолий, маргариток и т. Д. - противоречило теории Дарвина о том, что новые виды возникают очень медленно с течением времени в результате избирательного давления. Современные гипотезы предполагают, что большинство покрытосеменных растений эволюционировали вместе с насекомыми или другими животными, которые их опыляют, без чего растения не могут производить плодоносящие семена. Но эти гипотезы не объясняют эпический бум древних покрытосеменных растений.
В статье, опубликованной в четверг в журнале PLOS Биология Несколько ученых предложили ответ на отвратительную тайну того, почему покрытосеменные растения так внезапно заменили голосеменные. Кевин Симонин, доцент кафедры экологии и эволюции в государственном университете Сан-Франциско, и Адам Родди представляют доказательства того, что все сводится к эффективности клеток. По их словам, секрет успеха покрытосеменных растений заключается в быстром сокращении клеток растений, начавшемся около 140 миллионов лет назад. Это сокращение резко увеличило их эффективность. Как только покрытосеменные стали намного эффективнее, их доминирование над наземными экосистемами стало лишь вопросом времени.
Исследовательская группа пришла к такому выводу, изучив относительный размер геномов у покрытосеменных и голосеменных, а затем сравнив эти числа с способностью растений улавливать углекислый газ и эффективность переноса жидкости. Размеры клеток могут сильно различаться из-за различных факторов, но размер генома является сильным предиктором размера клеток. Поэтому они пришли к выводу, что меньший геном означает меньшую клетку - и, следовательно, большее количество клеток может быть упаковано в один и тот же объем растительной ткани, что позволяет растению поглощать больше углекислого газа и воды, тем самым производя больше углеводов, которые дают энергию и стимулируют рост,
Фотосинтез также является важной частью этой картины, поскольку, как мы все знаем, растениям нужен солнечный свет, чтобы превратить воду и углекислый газ в углеводы. Предыдущее исследование установило, что более высокие фотосинтетические способности покрытосеменных растений помогли им расти намного быстрее, чем их двоюродные братья из голосеменных, но это новое исследование показывает нам как покрытосеменные достигли такого высокого уровня эффективности.
Поэтому, несмотря на то, что совместная эволюция с опылителями сыграла огромную роль в специфических механизмах эволюции покрытосеменных растений, Симонин и Родди говорят, что есть что-то общее для всех этих растений, нечто фундаментальное для их биофизической архитектуры, которое позволило им захватить мир. Возможно, это исследование поможет успокоить Дарвина. Но, скорее всего, у него просто будут новые вопросы.
Аннотация: Резкое происхождение и быстрая диверсификация цветущих растений во время мелового периода долгое время считались «отвратительной загадкой». Хотя причина их большого разнообразия объясняется главным образом коэволюцией с опылителями и травоядными животными, их способностью вытеснять ранее доминирующие папоротники и голосеменные были предметом многих гипотез. Общим среди них является то, что у одних покрытосеменных растений развиваются листья с более мелкими, более многочисленными устьицами и более сильно разветвленными сетками венации, которые обеспечивают более высокие скорости транспирации, фотосинтеза и роста. Тем не менее, как покрытосеменные заполняют свои листья более мелкими, более обильными устьицами и большим количеством вен, неизвестно, но связано - мы показываем - с простыми биофизическими ограничениями на размер клеток. Только линии покрытосеменных растений подвергались быстрому сокращению генома в течение раннего мелового периода, что способствовало уменьшению размера клеток, необходимого для упаковки большего количества вен и устьиц в их листья, эффективно приближая фактическую первичную продуктивность к ее максимальному потенциалу. Таким образом, повышенные конкурентные способности покрытосеменных растений в немалой степени обусловлены сокращением генома.
Теории Лэндона «Наследие»: как «Баффи» может объяснить тайну Маливора
Возможно, Лэндон покинул Мистик Фоллс и направлялся в Новый Орлеан в последний раз, когда мы видели его на «Наследиях», но у него будут проблемы в следующий раз, когда мы увидим его. Его поиск ответов о его матери - и возможной связи с Маливором - почему?
Астрономы разгадывают тайну «быстрых радиопередач» и разочаровывают искателей пришельцев
Когда астрономы изучают космос, они не просто направляют свои телескопы на темноту вселенной и пытаются определить, какие объекты достаточно удачливы, чтобы их можно было зажечь в данный момент. Они также используют свои уши, чтобы прислушиваться к происходящему, в частности, отслеживая полет радиоволн ...
Как формируются бинарные звездные системы? Астрономы наконец разгадывают тайну
Впечатляющий взрыв сверхновой звезды ознаменовал рождение нейтронной звезды. Поскольку яркость сверхновой звезды развивалась в течение следующих двух недель, международная группа астрономов использовала данные, чтобы проследить происхождение взрыва для массивной звезды с радиусом в 500 раз больше солнечного.