Палеонтологи нашли растение с новым половым органом

В китайской провинции найдены окаменелые останки нового растения с необычным устройством половых органов, которое характерно как для цветковых, так и для голосеменных. Чтобы изучить эволюцию растения, палеонтологи сравнили парадоксальную находку с самым ранним известным родственником.

Человек ежедневно встречается с цветковыми растениями — ученые называют их покрытосеменными или по латыни Angiospermae. У них семяпочки заключены в оболочку завязи, что отличает их от голосеменных растений, где зачатки не защищены. Цветковые растения стоят у нас на подоконниках, мы часто едим их плоды на завтрак и пользуемся их ароматами, когда собираемся выйти из дома. Это самый распространенный отдел растений — насчитывают свыше 300 тысяч видов (у голосеменных, для сравнения, около тысячи).

Происхождение цветковых растений остается неясным и спорным. Несколько лет назад группа ученых установила, что некоторые семейства покрытосеменных возникли уже в юрском периоде (201,3—145 миллионов лет назад). Вероятно, они образовались благодаря закрытию семязачатков. Тем не менее, систематика этих растений пока не знает ископаемых видов, которые своим строением свидетельствовали бы о переходе между голосеменными и цветковыми.

Paradoxa в деталях стереомикрофотографии. (a) Общий вид голотипа. (b) Детальный вид женского отдела 1 в (a); прямоугольная область подробно показана на рисунке 2d. (c) Детальный вид вершины апикального отростка в (b). (d) Детальный вид женской части 2 в (a) с яйцеклеткой (o) внутри. (e) Детальный вид женской части на рисунке (b), показывающий яйцеклетку (o) и ее оболочку (c). (f) Детальный вид прямоугольной области на рисунке (d), показывающий пыльцевход (стрелка) яйцеклетки (o) / © Palaeoworld, Wen-Zhe Liu et al.

Однако недавно китайские палеонтологи обнаружили новое ископаемое растение с чертами как голосеменных, так и покрытосеменных. Находку собрали из формации Цзюлуншань (Jiulongshan) в уезде Нинчэн (Ningcheng), Внутренняя Монголия, Китай. Она залегала в вулканическом туфе. Возраст этих пород, по некоторым оценкам, составляет не менее 164 миллионов лет, то есть период жизни найденного растения — средний или позднеюрский. Научную работу с описанием опубликовал журнал Palaeoworld.

Сравнение Paradoxa и Amborella. (a) Зарисовка женской части Paradoxa, показывающая яйцеклетку (o, серая), сидящую на адаксиальной части (ad) и окруженную адаксиальной и абаксиальной частями (ab), и апикальный удлиненный отросток. (b) Продольный радиальный срез плодолистика Amborella, показывающий яйцеклетку (o) на конце изогнутой адаксиальной части (ad) и покрытую абаксиальными частями (ab) плодолистика / © Palaeoworld, Wen-Zhe Liu et al.

Исследователи отнесли новое растение к голосеменным и назвали Paradoxa huangii — за странное сочетание характеристик. От него сохранилось женское соцветие длиной 6,67 сантиметров с 22 пестиками, плотно прилегающими к оси стебля. Ее яйцеклетки частично покрыты, а в плодолистике содержатся пыльцевые зерна (это атрибут голосеменных). На вершине пестиков находится апикальный отросток, который характерен как для покрытосеменных, так и для голосеменных. У высших растений он связан с опылением, но, по словам авторов, про тот же функционал у Paradoxa говорить еще рано.

Необходимым критерием для покрытосеменных растений, как уже отмечалось, считается закрытая яйцеклетка. Причем закрытая именно в момент опыления. Но неясно, каким был репродуктивный орган древних растений во время перехода от голосеменных к покрытосеменным. Чтобы в этом разобраться, палеонтологи сравнили Paradoxa с примитивным и самым ранним из известных представителей Angiospermae — амбореллой (Amborella).

Строение женских органов у находки схоже с амбореллой, где яйцеклетка находится на верхней стороне плодолистика и окружена другими частями. У Paradoxa яйцеклетки закрыты не полностью, что наталкивает на мысль, что это растение находится на пути к такому строению. Способ закрытия яйцеклеток ранних покрытосеменных может быть предковым для всех Angiospermae. Это, по словам исследователей, раскрывает ранее неизвестные детали эволюции высших растений и сокращает разрыв между морфологией голосеменных и покрытосеменных.

Переход к закрытым семенам обычно объясняется защитой потомства, поскольку в раннем возрасте организм наиболее уязвим. Но так делают и некоторые голосеменные (можно вспомнить шишки у хвойных). Главное различие состоит в том, что цветковые прячут яйцеклетки до опыления, чтобы повысить выживаемость. И судя по всему, Paradoxa не достиг полной закрытости, но тем не менее демонстрирует ранее неизвестное строение половых органов.