Senākās pārakmeņojušos zemes augu sporas ir likušas zinātniekiem pārdomāt, kā augi attīstījās

Volvox, kas šeit redzams zem mikroskopa, ir saldūdens zaļo aļģu ģints. (Sinhyu/iStock/Getty Image)

Kad pirms vairāk nekā 500 miljoniem gadu augi pirmo reizi uzdrīkstējās uz zemes, attīstoties no saldūdenī mītošām aļģēm, tie pārveidoja planētu. Sūcot no gaisa oglekļa dioksīdu, tie atdzesēja Zemi un, erodējot klinšu virsmas, palīdzēja veidot augsni, kas tagad klāj tik daudz zemes.

Šīs izmaiņas planētas atmosfērā un zemes virsmā pavēra ceļu mums zināmās biosfēras evolūcijai. Sauszemes augi veido aptuveni 80 procentus no Zemes biomasas.

Novatoriskie augi bija mazi un sūnām līdzīgi, un, lai izdzīvotu uz sauszemes, tiem bija jāpārvar divi lieli izaicinājumi: jāizvairās no izžūšanas un jāizdzīvo Saules skarbā ultravioletā gaisma.



Iežu paraugos no Canning Basin Rietumaustrālijas ziemeļos mēs esam atklājuši 480 miljonus gadu vecas pārakmeņojušās sporas no agrīniem sauszemes augiem līdzās sporām no senču ūdenī mītošām aļģēm.

Šīs ir vecākās atrastās sauszemes augu sporas, un tās sniedz mums jaunas norādes par to, kad un kur augi lēca uz sauszemes, kā arī to, kā viņiem izdevās izdzīvot. Pētījums ir publicēts iekšā Zinātne .

Kad augi kolonizēja zemi

Aplēses par sākotnējo augu kolonizācijas laiku, pamatojoties uz lielām pārakmeņojušām augu atliekām, aprēķiniem par to, cik ilgs laiks ir pagājis dažādu sugu attīstībai (ko sauc par ' molekulārais pulkstenis ' dati) un augu sporu uzskaiti.

Molekulārā pulksteņa dati liecina, ka zemes kolonizācija notika aptuveni pirms 515 miljoniem gadu (kembrija periodā), savukārt agrākās augu stumbra fosilijas ir aptuveni pirms 430 miljoniem gadu (Silurija perioda vidū).

Šiem agrīnajiem mazajiem augiem nebija sakņu sistēmu vai cietu koksnes audu, kas var izskaidrot, kāpēc to fosilās atliekas ir reti sastopamas.

Alternatīvi, mēs varam apskatīt augu sporas. Sporas ir vienkāršas reproduktīvās vienības, kas satur ģenētisko materiālu (daudz vienkāršāk nekā sēklas, kas attīstījās tikai daudz vēlāk).

Veiksmīgai reprodukcijai sauszemes augu sporu sieniņām bija jābūt pietiekami spēcīgām, lai tās izturētu izžūšanu un ultravioletā starojuma radītos bojājumus.

Šīs elastīgās sporu sienas arī ļauj simtiem miljonu gadu saglabāt sporas senos nogulumos un iegūt no šiem nogulumiem, izmantojot šajā pētījumā izmantotās stiprās skābes. Pēc tam mēs pētījām sporu formas zem mikroskopa.

Sporu forma

Agrāko sauszemes augu sporas ir vairāk vai mazāk regulāras ģeometriski sakārtotas divu vai četru šūnu grupas. Šādas sporas ir atrastas pat 465 miljonus gadu vecos nogulumos (Ordovika periodā), kas tos novieto vismaz 35 miljonus gadu pirms jebkādām zināmām lielākām augu fosilijām.

Tomēr Amerikas Savienotajās Valstīs ir atrastas arī vecākas sporas (aptuveni pirms 505 miljoniem gadu). Pols Stroters (no Bostonas koledžas, mans jaunā Canning Basin pētījuma līdzautors) un viņa kolēģi ir parādījuši, ka šīs vecākās sporas, iespējams, rodas no saldūdens aļģēm, ko sauc par šarofītiem.

Šīs vecākās sporas rodas kā neregulāras formas šūnu 'paciņas'. Šīs pašas sporu 'pakas' sastopamas arī fosilijās, kuras mēs atradām konservu baseinā un kas datētas ar aptuveni 25 miljoniem gadu vēlāk.

Šarofītu aļģes dzīvo daļēji ūdenī. Lai izdzīvotu šajā situācijā, viņi izstrādāja gēnus, kas pretojas izžūšanai un UV kaitīgajai iedarbībai.

Agrākie sauszemes augi vai nu uztvēra šīs senču aļģu genoma daļas, iespējams, izmantojot “horizontālo gēnu pārnesi”, kurā baktērijas pārvieto gēnus no viena organisma uz otru, vai arī izstrādāja līdzīgus gēnus pašas.

Ņemot vērā miljoniem gadu ilgušo laika posmu, tas liecina, ka sauszemes augu izcelsme nenotika kā atsevišķs notikums.

Mēs atradām gan sauszemes augu sporas ar divām vai četrām šūnām, gan neregulāri iepakotas aļģu sporas konservu baseina kompleksā, kas parāda, ka sauszemes augi un to aļģu priekšteči pastāvēja kopā vienā un tajā pašā apgabalā vienlaikus.

Tas arī samazina laika atstarpi starp zemes kolonizācijas aplēsēm no molekulārā pulksteņa datiem (pirms 515 miljoniem gadu) un fosilajiem pierādījumiem.

Apmēram 480 miljonus gadu vecs Canning Basin rekords ir vecākais, kas līdz šim atrasts jebkur pasaulē.

Kur sākās zemes augi?

Mūsu atklājums izriet no iepriekšējiem pētījumiem par sauszemes augu sporām Canning baseinā. 1991. gadā sporas datētas apmēram pirms 440–445 miljoniem gadu tika atrasti, un vairāk datēts ar 460 miljoniem gadu tika atrasti 2016. gadā.

Šie divi ieraksti tika atrasti tikai pēc apmēram 100 kodolu paraugu ekstraktu pārbaudes, lai noteiktu iežu secību vecumu, kas liecina, ka sporas ir reti sastopamas.

Konservu baseinā šajā periodā nogulsnētās nogulsnes galvenokārt ir no jūras vides, kā to var redzēt no čaumalu fosilijām un mikrofosilijām, piemēram, konodonti .

Agrīnie sauszemes augi, tāpat kā to šarofītu aļģu senči, auga saldūdens vidē jūras malās.

Šajās vietās tika ieskalotas sporas un nogulsnes. Tātad fosilie ieraksti, kas nonākuši līdz mums, ir atkarīgi no senās pasaules ģeogrāfijas.

2020. gadā Geoscience Australia sadarbībā ar Rietumaustrālijas ģeoloģisko dienestu veica urbumu Canning baseina dienvidu daļā, lai izprastu pazemes iežu ģeoloģiju.

Pēc iežu paraugu skābes ekstrakcijas no ģeoloģiskā veidojuma, ko sauc par Nambeet formāciju, kas datēts ar agrā Ordovika periodu (pirms 485 miljoniem līdz 470 miljoniem gadu), mēs identificējām sauszemes augu sporas ar tipisku regulāru divu vai četru šūnu izvietojumu.

Šī darba ietvaros mēs pārbaudījām augu sporu preparātus, kas jau bija uzstādīti uz stikla priekšmetstikliņiem, no sākotnējās Nambeet formācijas daļas, kas tika izurbta 1958. gadā.

Un šeit mēs atradām pirmo ierakstu par sauszemes augu sporām, kas saistītas ar sporām no to aļģu senčiem. Mūsu atklājums nebūtu bijis iespējams bez piekļuves šiem iepriekšējiem WA valdības nodrošinātajiem materiāliem.

Ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai noteiktu, kur Austrālijas nogulumos no vēlā kembrija un ordovika periodiem rodas papildu aļģu un sauszemes augu sporas.

Jauni dati var arī atklāt, kur sākās sauszemes augi: vai tas bija šajā kontinentā, kā citi ir ierosinājuši?

Šajā darbā ir uzsvērta piekļuves nozīme iepriekšējiem datiem un materiāliem, un mēs atzīstam kritiskās zinātnes infrastruktūras lomu WA valdības ģeoloģisko paraugu un datu pārraudzībā.

Klintone Fostere , Goda profesors, Austrālijas Nacionālā universitāte .

Šis raksts ir pārpublicēts no Saruna saskaņā ar Creative Commons licenci. Lasīt oriģināls raksts .

Populārākas Kategorijas: Skaidrotājs , Vidi , Neklasificēts , Dabu , Sabiedrību , Veselība , Daba , Cilvēkiem , Viedoklis , Fizika ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.