Несмотря на то, что растения и растительность являются ключом к экосистеме Земли, мало что известно о происхождении их корней. Однако в новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые Оксфордского университета описывают переходные окаменелости корней из древнейшей наземной экосистемы, что проливает свет на то, как развивались корни.
Выводы свидетельствуют о том, что корни растений развивались более одного раза и что характеристики корней развивались ступенчато - сначала развивался центральный корневой орган. А корневой чехлик впоследствии появится позже.
Доктор Сэнди Хетерингтон и профессор Лайам Долан, оба из Оксфордского факультета наук о растениях и Колледжа Магдалины в Оксфорде, провели микроскопическое исследование древнейшей из известных растительных экосистем - кремня Райни, возраст которого составляет 407 миллионов лет.
Доктор Хетерингтон сказал: «Уровень сохранности кремня Райни поистине замечателен - меня не перестает удивлять, что я могу исследовать клеточную организацию растений, которые росли 407 миллионов лет назад. Это дает исключительное представление о жизни на земной поверхности того времени».
Определяющей чертой современных корней растений является меристема - самообновляющаяся структура, покрытая колпачком на своей вершине. Меристемы корней трудно обнаружить в фрагментарной летописи окаменелостей, что может затруднить раскопки эволюционного происхождения корней.
Авторы обнаружили свидетельства того, что корневые меристемы принадлежат плауновидному растению Asteroxylon mackiei. Ликопсиды, широко известные как плауны, представляют собой сосудистые растения (с тканями, которые перемещают ресурсы внутри), чья родословная разветвилась раньше, чем другие высшие растения (эуфиллофиты).
Команде удалось создать трехмерную реконструкцию ископаемой меристемы.
Ископаемый анализ показывает, что меристемы A. mackiei лишены как корневых волосков, так и чехликов - вместо этого они покрыты сплошным слоем поверхностной ткани. Эта структура делает эти корни уникальными среди сосудистых растений.
Вывод статьи предполагает, что эти корни являются переходным шагом к современным укореняющимся сосудистым растениям. Полученные данные подтверждают идею о том, что, поскольку эта переходная структура без шляпки появляется у растения, которое уже является плауновидным, корни с шляпками развились у плауновидных и эуфиллофитов отдельно от их общих бескорневых предков.
Обсуждая планы по расширению этой работы, профессор Долан сказал: «Наше открытие предполагает, что органы растений формировались шаг за шагом в ходе эволюции растений».
'Эволюция корней была критическим периодом в истории Земли и привела к резкому сокращению содержания углерода в атмосфере. Теперь, когда мы знаем, что корни развивались поэтапно, мы можем вернуться к древним горным породам в поисках структур, в которых отсутствуют «части», присутствующие в существующих корнях.
'Я действительно хочу узнать, откуда взялись корневые чехлики. Казалось, они появились из воздуха. Они очень важны для сохранившихся корней; корневой чехлик важен для защиты корня, когда он проталкивается сквозь почву, и это место, где корни обнаруживают силу тяжести. Как эти древние корни обходились без колпачка для выполнения этих функций?'