Цветковые растения, насчитывающие не менее 300 000 видов, безусловно, являются самой разнообразной группой растений на Земле. К ним относятся почти все виды, используемые человеком в пищу, в медицине и во многих других целях. Однако цветковые растения возникли всего около 140 миллионов лет назад, довольно поздно в эволюции растений, ближе к концу эпохи динозавров, но с тех пор они значительно разнообразились. Никто точно не знает, как это произошло, и происхождение и ранняя эволюция цветковых растений и особенно их цветов до сих пор остаются одной из самых больших загадок в биологии, спустя почти 140 лет после того, как Чарльз Дарвин назвал их быстрый рост в меловом периоде «отвратительной загадкой»."
Это новое исследование, «проект eFLOWER», представляет собой беспрецедентную международную попытку объединить информацию о строении цветов с последней информацией об эволюционном древе цветковых растений, основанной на ДНК. Результаты проливают новый свет на раннюю эволюцию цветов, а также на основные закономерности эволюции цветков у всех живых цветковых растений.
Среди самых удивительных результатов - новая модель исходного цветка-предка, которая не соответствует ни одной из идей, предложенных ранее. «Когда мы, наконец, получили полные результаты, я был очень удивлен, пока не понял, что они действительно имеют смысл», - сказал Эрве Соке, руководитель исследования и доцент Университета Париж-Юг во Франции. «Никто на самом деле не думал о ранней эволюции цветов таким образом, но так много всего легко объясняется новым сценарием, который возникает из наших моделей».
Согласно новому исследованию, родоначальный цветок был обоеполым, с женской (плодолистики) и мужской (тычинки) частями, а также с несколькими мутовками (концентрическими циклами) лепесткообразных органов в наборах по три. Около 20% современных цветов имеют такие «тройчатые» мутовки, но обычно их меньше: у лилий их две, у магнолий - три. «Эти результаты ставят под сомнение многое из того, что раньше думали и учили об эволюции цветов!», - сказал Юрг Шёненбергер, профессор Венского университета, который координировал исследование вместе с Эрве Соке. Долгое время считалось, что все органы предкового цветка были расположены по спирали.
Исследователи также реконструировали, как выглядели цветы при всех ключевых расхождениях в эволюционном древе цветковых растений, включая раннюю эволюцию однодольных (например, орхидей, лилий и трав) и эвдикотов (например, маков, роз, и подсолнухи), две самые большие группы цветковых растений. «Результаты действительно впечатляют!» - сказала Мария фон Бальтазар, старший научный сотрудник и специалист по морфологии и развитию цветков Венского университета. «Впервые у нас есть четкое представление о ранней эволюции цветков у всех покрытосеменных растений."
Новое исследование проливает новый свет на самые ранние этапы эволюции цветов и впервые предлагает простой и правдоподобный сценарий, объясняющий впечатляющее разнообразие цветочных форм. Тем не менее остается много вопросов. Летопись окаменелостей цветковых растений все еще очень неполная, и ученые еще не нашли ископаемых цветов, столь же древних, как сама группа. «Это исследование является очень важным шагом на пути к новому и все более сложному пониманию основных моделей эволюции цветов», - сказал Питер Крейн, президент фонда Oak Spring Garden Foundation и коллега, знакомый с результатами исследования. «Это свидетельствует о большом прогрессе, а результаты на самых ранних цветах особенно интригуют».