Zespół naukowców ustalił, jak mogły wyglądać pierwsze rośliny lądowe miliony lat temu, badając mechanizmy odpowiedzialne za rozgałęzianie.

Pomimo zasadniczo różnych wzorców wzrostu, ich badania odkryły wspólny mechanizm rozgałęziania się roślin naczyniowych.

Dr Jill Harrison z Bristol’s School of Biological Sciences wyjaśniła, że ​​dominująca grupa roślin kwitnących ma różnorodne kształty, a ogrodnicy będą zaznajomieni z „szczypaniem” wierzchołków pędów roślin w celu stymulowania wzrostu bocznych gałęzi, co skutkuje ogólnie bardziej krzaczastą formą.

Prawdopodobnie pierwsze rośliny na Ziemi były rozgałęzione

Inne rośliny naczyniowe, w przeciwieństwie do roślin kwitnących, rozgałęziają się, dzieląc wierzchołek pędu na dwie części podczas wzrostu, proces znany jako dychotomia, podaje ScienceDaily.

Likofity zachowują rodowy wzór dychotomicznych rozgałęzień jako starożytna linia roślin naczyniowych, która tworzyła pokłady węgla w epoce karbonu.

Naukowcy z University of Bristol odkryli, że dychotomia jest regulowana przez transport auksyny na krótkie odległości i koordynowana w różnych częściach rośliny przez transport auksyny na dalekie odległości za pomocą eksperymentów chirurgicznych na likoficie.

Odkrycie, że zarówno rośliny kwitnące, jak i rozgałęzienia likofitów są regulowane przez transport auksyny, opublikowane w Development, sugeruje, że podobne mechanizmy istniały w najwcześniejszych roślinach naczyniowych około 420 milionów lat temu.

Wywnioskowali, jak wyglądały pierwsze rośliny lądowe około 480 milionów lat temu, łącząc te odkrycia z odkryciami dokonanymi w nienaczyniowej, nierozgałęzionej grupie mchów.

Laboratorium dr Harrisona wcześniej zakłóciło transport auksyny w mchu, powodując jego rozgałęzienie w sposób podobny do najwcześniejszych rozgałęzionych skamieniałości.

Odkrycia te sugerują, że najwcześniejsze rośliny lądowe były rozgałęzione, a rozgałęzienia zanikły podczas ewolucji mchów nienaczyniowych.

„Zazielenianie ziemi przez rośliny utorowało drogę do ewolucji wszelkiego życia na lądzie, ponieważ zapewniało pożywienie zwierzętom i tlen do oddychania, a rozgałęzianie było kluczową innowacją w promieniowaniu roślin lądowych”, wyjaśniła dr Jill Harrison.

Pochodzenie roślin

Rośliny (rośliny lądowe, embriofity) są monofiletyczne, pochodzą od przodka słodkowodnego, który, jeśli nadal żyje, zostałby sklasyfikowany jako zielone algi charophycean, czytamy w PNAS.

Rośliny, ale nie charophyceans, mają cykl życiowy, który obejmuje przemianę dwóch morfologicznie odrębnych, powiązanych rozwojowo ciał, sporofitu i gametofitu.

Ewolucja planu ciała u roślin doprowadziła do fundamentalnych zmian zarówno w formach gametofitów, jak i sporofitów, a także ewolucyjnego pochodzenia systemów regulacyjnych, które generują różne plany ciała u sporofitów i gametofitów tego samego gatunku.

W oparciu o molekularne informacje filogenetyczne analiza porównawcza identyfikuje podstawowe cechy planu ciała, które powstały podczas promieniowania alg charophycean i zostały odziedziczone przez rośliny.

Celulozowa ściana komórkowa, ciało wielokomórkowe, cytokinetyczny fragmoplast, plazmodesmy, wierzchołkowa komórka merystematyczna, proliferacja komórek wierzchołkowych (rozgałęzienia), tkanki trójwymiarowe, asymetryczny podział komórek, zdolność specjalizacji komórek, zatrzymanie zygoty i łożysko to przykłady w prawdopodobnej kolejności ewolucyjnej.

Z pochodzeniem roślin powiązano następujące cechy planu ciała: wielokomórkowe ciało sporofitu, histogenetyczny merystem wierzchołkowy w ciele gametofitu oraz zdolność różnicowania tkanek zarówno w sporoficie, jak i gametoficie.

Pochodzenie dobrze zdefiniowanej sporofitycznej wierzchołkowej komórki macierzystej i systemu jej proliferacji, który jest powiązany z produkcją narządów i zdolnością do rozgałęziania, nastąpiło gdzieś pomiędzy rozbieżnością współczesnych linii mszaków i roślin naczyniowych.

Później pojawiły się korzenie i ich merystemy, a także wielowarstwowy merystem wierzchołkowy pędu tunikowo-korpusowego.

Geny regulacyjne wpływające na merystemy pędów, które zostały wykryte przez analizę wyższych mutantów roślin, mogą być istotne dla zrozumienia wczesnych zmian planu budowy roślin.

Oprcowanie: irme.pl