Научници коначно решавају Чарлса Дарвина "Мистерија о мрачности"

Много година Цхарлес Дарвин је био прогоњен цвећем. 1859. године, природњак је објавио своје најпознатије дјело, О пореклу врста, књига која се генерално сматра основом еволутивне биологије. Али 20 година касније, још га је мучила једна велика ствар: одакле је дођавола сва цвијећа? У писму ботаничару Џозефу Далтону Хукеру из 1879. године, Дарвин је тај проблем назвао "одвратном мистеријом". Можда звучи глупо, али Дарвин стварно није могао да објасни како су цветне биљке - познате као ангиосперми - тако брзо скочиле на доминацију. примитивни ангиосперми - група која укључује борове и дланове.

Фосилни записи нам показују да је пре 100 милиона година, током периода креде, на сцену дошла огромна разноврсност ангиосперма и заменила гимназнарме као доминантни тип биљке на Земљи. Ово изненадно богатство биљака - предака модерне лаванде, пшенице, ружа, магнолија, тратинчица и тако даље - било је супротно Дарвиновој теорији да се нове врсте појављују веома споро током времена као резултат селективних притисака. Садашње хипотезе сугеришу да је већина ангиосперма еволуирала заједно са инсектима или другим животињама које их опрашују, без којих није могуће да биљке производе плодове који носе семење. Али ове хипотезе не објашњавају епски бум у древним ангиоспермама.

У документу објављеном у четвртак у часопису ПЛОС Биологи, неколико научника предложило је одговор на одвратну мистерију зашто су ангиосперми тако нагло замијенили гимносперме. Кевин Симонин, доцент за екологију и еволуцију на државном универзитету у Сан Францисцу, и Адам Родди представљају доказе да се све своди на ефикасност ћелија. Тајна успеха ангиосперма, кажу они, је брзо смањење ћелија биљака које су почеле пре око 140 милиона година. Ово смањење је драматично повећало њихову ефикасност. Једном када су ангиосперми постали много ефикаснији, њихова доминација над земаљским екосистемима била је само питање времена.

Истраживачки тим је дошао до овог закључка тако што је испитао релативну величину генома у ангиоспермама и гимноспермама, а затим упоредио ове бројеве са капацитетом хватања угљендиоксида и ефикасношћу преноса течности. Величине ћелија могу се доста разликовати због различитих фактора, али величина генома је јак предиктор величине ћелија. Према томе, закључили су они, мањи геном значи мању ћелију - и стога више ћелија може бити упаковано у исту запремину биљног ткива, што омогућава биљци да узму више угљендиоксида и воде, чиме производе више угљених хидрата који дају енергију и подстичу раст.

Фотосинтеза је такође велики део ове слике, пошто, као што сви знамо, биљкама је потребна сунчева светлост да претворе воду и угљен диоксид у угљене хидрате. Претходна истраживања су показала да им је већа фотосинтетска способност ангиосперма помогла да расту много брже од њихових голоспермских рођака, али ова нова студија показује нам како ангиосперми постигли су овај висок ниво ефикасности.

Чак иако је коеволуција са опрашивачима одиграла велику улогу у специфичним механизмима еволуције ангиосперма, Симонин и Родди кажу да постоји нешто заједничко за све ове биљке, нешто фундаментално за њихову биофизичку архитектуру, које им је омогућило да преузму свет. Можда би ово истраживање олакшало Дарвинов ум. Али вероватније је да ће имати нова питања.

Апстрактан: Нагло порекло и брза диверзификација цветних биљака током креде дуго се сматрало "одвратном мистеријом". Иако је узрок њихове велике разноликости углавном приписана коеволуцији са опрашивачима и биљоједима, њиховој способности да надмашују претходно доминантне папрати и гимносперми су били предмет многих хипотеза. Уобичајено међу њима је да су саме ангиосперме развиле лишће са мањим, бројнијим стомата и високо разгранатим венацијским мрежама које омогућавају веће стопе транспирације, фотосинтезе и раста. Ипак, како су ангиосперми спаковали своје листове са мањим, обилним стомацима и венима, то је непознато, али повезано - показали смо - са једноставним биофизичким ограничењима величине ћелија. Само лозе ангиосперма су подвргнуте брзом смањењу генома током периода ране креде, што је олакшало смањење величине ћелија неопходно за спајање више вена и стомата у њихово лишће, ефективно приближавајући стварну примарну продуктивност максималном потенцијалу. Стога, повећане конкурентске способности ангиосперма не утичу само на смањење генома.