Древнейшему растению с корнями 400 миллионов лет

Учёные разобрались в эволюции первых корней у наземных растений благодаря окаменелости, обнаруженной на территории Шотландии. Исследователи из Великобритании и Австрии создали 3D-реконструкцию растения девонского периода, основываясь лишь на его окаменелом следе.

Полученные ими данные говорят о том, что эволюционные процессы, которые привели к появлению корня как отдельного органа, начались вскоре после появления самих наземных растений, то есть чуть более 400 миллионов лет назад.

Поясним, что первые вышедшие на сушу растения не имели корней, были небольшими и росли в непосредственной близости от воды, что гарантировало их выживание. Появление корня стало поворотным событием в эволюции растений и жизни на Земле, какой мы её знаем.

Ведь корни позволили растениям получать больше питательных веществ из почвы, дали им опору, чтобы стебли могли оторваться от поверхности и получать больше солнечных лучей. Растения постепенно стали увеличиваться в размерах и создавать новую экосистему, всё более пригодную для других форм жизни.

"Их эволюция, изменение и распространение по всему миру оказали значительное влияние на систему Земли. Корни растений снизили уровень CO2 в атмосфере, стабилизировали почву и разительно изменили круговорот воды на поверхности континентов", – рассказывает ведущий автор работы Александр Хетерингтон (Alexander J. Hetherington) из Эдинбургского университета.

Растение, чью трёхмерную модель воссоздали учёные, принадлежит вымершему виду Asteroxylon mackiei из также вымершего рода Asteroxylon. Оно является представителем древнего отдела плауновидных. Сегодня на планете произрастают такие представители этого отдела, как плаун, селагинелла и полушник.

3D-реконструкция показывает ветвистый побег (показан зелёным цветом) и корневую систему (синим и фиолетовым).
Иллюстрация Sandy Hetherington.

3D-реконструкция позволила учёным воссоздать информацию не только о строении, но и о развитии органов древнего растения. Дело в том, что ранние интерпретации структуры этого ископаемого плауновидного основывались лишь на сравнении фрагментарных отпечатков с ныне существующими растениями.

Выяснилось, что корни этого растения развивались особым способом, который уже не наблюдается у современных растений. Это говорит о том, что подобный механизм корнеобразования — пройдённый этап эволюции.

"Это древнейшие известные структуры, напоминающие современные корни. Теперь мы знаем, как они формировались. Они возникли, когда побегообразная ось образовала "вилку", в которой один зубец сохранил свойства побега, а другой получил свойства корня", – объясняет соавтор работы Лиам Долан (Liam Dolan) из Института молекулярной биологии растений имени Грегора Менделя.

Изученная окаменелость сотню лет ждала своего часа на музейной полке. Авторы работы отмечают, что эта работа не последняя в своём роде: в музейных запасниках хранятся тысячи других экспонатов. Их изучение с помощью новых технологий подарит волнующие ответы на ключевые вопросы науки.

Результаты нынешнего исследования были опубликованы в издании eLife.