Впервые исследователям удалось установить взаимосвязь между растениями возрастом 200 миллионов лет на основе химических отпечатков пальцев. Используя инфракрасную спектроскопию и статистический анализ органических молекул в ископаемых листьях, они открывают новые перспективы в отношении эпохи динозавров.
Уникальные результаты получены в результате сотрудничества исследователей Лундского университета, Шведского музея естественной истории в Стокгольме и Вильнюсского университета.
Мы решили много вопросов, касающихся взаимоотношений этих вымерших растений. Это вопросы, на которые наука уже давно ищет ответы», - говорит Виви Вайда, профессор кафедры геологии Лундского университета и активистка Шведского музея естественной истории.
Исследователи собрали ископаемые листья со скал в Швеции, Австралии, Новой Зеландии и Гренландии. Затем с помощью молекулярной спектроскопии и химического анализа ископаемые листья сравнили с химическими признаками молекул в листьях растений, собранных в Ботаническом саду в Лунде.
Использование генетического анализа ДНК в современных исследованиях для определения взаимоотношений невозможно на ископаемых растениях. Возраст самых старых из когда-либо найденных фрагментов ДНК составляет едва ли один миллион лет. Поэтому ученые искали органические молекулы, чтобы посмотреть, что они могут рассказать об эволюции и взаимоотношениях растений.
Молекулы были обнаружены в восковой оболочке, покрывающей листья, и оказалось, что они различаются у разных видов. Мембрана сохранилась в ископаемых листьях, некоторым из которых 200 миллионов лет.
Используя инфракрасную спектроскопию, исследователи провели анализ в несколько этапов. Во-первых, они исследовали листья живых растений, родственники которых сохранились в архиве окаменелостей. Анализ показал, что биомолекулярные сигнатуры были одинаковыми среди групп растений, почти так же, как показывает современный генетический анализ ДНК.
Когда было показано, что этот метод работает на современных растениях, исследователи приступили к анализу их вымерших ископаемых родственников. Среди прочего, они исследовали ископаемые листья хвойных деревьев и несколько видов гинкго. Единственным живым видом гинкго, живущим сегодня, является Ginkgo biloba, но этот род был гораздо более разнообразным в течение юрского периода.
Результаты исследования ископаемых листьев намного превзошли наши ожидания, они не только были полны органических молекул, но и были сгруппированы в соответствии с хорошо установленными ботаническими отношениями, основанными на анализе ДНК живых растений, то есть гинкго в одной группе, хвойные в другом», - говорит Виви Вайда.
Наконец, когда исследователи показали, что метод дает устойчивые результаты, они проанализировали окаменелости загадочных вымерших растений, у которых нет живых родственников, чтобы сравнить их с ними. территория, которая сейчас является Швецией во время триасового и юрского периодов около 250-150 миллионов лет назад. Анализ показал, что Bennettites и Nilssonia тесно связаны между собой. С другой стороны, они не имеют близкого родства с саговниками, как считали до сих пор многие исследователи.
Пер Увдал, профессор химической физики Лундского университета и один из исследователей, проводивших исследование, считает, что общие результаты поразительны.
Самое замечательное в биомолекулах восковых оболочек листьев то, что они гораздо более стабильны, чем ДНК. Поскольку они косвенным образом отражают ДНК растений, они могут сохранять информацию о ДНК. Поэтому «Биомолекулы могут рассказать нам, как одно растение эволюционно связано с другими растениями», - говорит он.
Исследователи теперь собираются расширить свои исследования на другие группы растений.