Загадка происхождения цветковых растений была частично раскрыта благодаря команде из Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale (CNRS/Inra/CEA/Université Grenoble Alpes) в сотрудничестве с Reproduction et Développement des Лаборатория Plantes (CNRS/ENS Lyon/Inra/Université Claude Bernard Lyon 1) и Kew Gardens (Великобритания). Их открытие, опубликованное в журнале New Phytologist 24 февраля 2017 года, проливает свет на вопрос, который очень интересовал Дарвина: появление такой сложной структуры, как цветок, в ходе эволюции.
Сегодня в наземной флоре преобладают цветковые растения. Они дают нам пищу и придают цвет растительному миру. Но они существовали не всегда. В то время как растения колонизировали землю более 400 миллионов лет назад, цветковые растения появились только 150 миллионов лет назад. Им непосредственно предшествовала группа, известная как голосеменные растения, чей способ размножения является более рудиментарным и чьи современные представители включают хвойные деревья..
Дарвин долго размышлял над происхождением и быстрым разнообразием цветковых растений, описывая их как «отвратительную тайну». По сравнению с голосеменными растениями, имеющими довольно рудиментарные мужские и женские шишки (например, сосновые шишки), цветковые растения представляют собой несколько нововведений: цветок содержит мужские органы (тычинки) и женские органы (пестики), окруженные лепестками и чашелистиками, в то время как семязачатки не голые, а защищены пестиком.
Как природа смогла изобрести цветок, строение которого так отличается от строения шишек? Группа под руководством Франсуа Парси, старшего научного сотрудника CNRS в Лаборатории физиологии клеток и растений (CNRS/Inra/CEA/Université Grenoble Alpes), только что предоставила часть ответа. Для этого исследователи изучили довольно оригинальное голосеменное растение Welwitschia mirabilis. Это растение, способное жить более тысячелетия, произрастает в экстремальных условиях пустынь Намибии и Анголы и, как и другие голосеменные растения, обладает отдельными мужскими и женскими шишками. Исключением является то, что мужские шишки обладают несколькими стерильными семязачатками и нектаром, что указывает на неудачную попытку изобрести обоеполый цветок. Тем не менее, у этого растения (как и у некоторых хвойных) исследователи обнаружили гены, сходные с генами, ответственными за формирование цветков, и организованные по той же иерархии (при активации одного гена активируется следующий ген, так далее)!
Тот факт, что подобный каскад генов был обнаружен у цветковых растений и их голосеменных собратьев, указывает на то, что они унаследованы от их общего предка. Этот механизм не нужно было изобретать во времена возникновения цветка: он просто был унаследован и повторно использован растением, процесс, который часто происходит в ходе эволюции.
Изучение современного биоразнообразия растений, таким образом, позволяет нам вернуться в прошлое и постепенно нарисовать генетический портрет общего предка значительной части современных цветов. Команда продолжает изучать другие признаки, чтобы лучше понять, как появился первый цветок.