Когда на суше появились первые растения: «молекулярные часы» против ископаемых
На протяжении сотен миллионов лет жизнь на Земле существовала исключительно в водной среде. Выход на сушу стал событием планетарного значения и навсегда изменил облик нашей планеты. Новое исследование предполагает, что первые растения совершили этот непростой эволюционный скачок намного раньше, чем считали ученые.
Молекулярные часы генетиков
Согласно новым исследованиям, опубликованным в Proceedings of the National Academy of Sciences, первые наземные растения нашей планеты появились примерно 500 миллионов лет назад. Это удивительная цифра, учитывая, что самые древние из найденных ископаемых растений насчитывают всего 420 миллионов лет. Исследователи из Университета Бристоля, которые проводили исследование, проанализировали гены живых организмов, а затем сопоставили полученные данные с тем, что узнали из «летописи» окаменелостей, что позволило пересмотреть срок появления растений на суше.
Ученые называют эту технологию «молекулярными часами» и обычно используют ее в тех случаях, когда ископаемых образцов слишком мало. Она заключается в том, что, согласно гипотезе, последовательности ДНК и белковые структуры развиваются со скоростью, которая относительно одинакова как во временном диапазоне, так и в биологическом, то есть даже у разных организмов изменения происходят примерно с одинаковой скоростью. Прямым следствием этого постоянства является то, что что генетическая разница между любыми двумя видами пропорциональна времени, прошедшему с того периода, когда эти виды отделились от общего предка. Поэтому, если гипотеза молекулярных часов верна, то она служит чрезвычайно полезным инструментом оценки эволюционных временных масштабов. Это имеет особое значение при изучении организмов, которые оставили мало следов своей биологической истории в летописи окаменелостей — к примеру, плоских червей или вирусов, у которых не было жесткого скелета.
В этом случае исследователи могут заключить, что первые растения планеты выглядели как мох или водоросли. Попав на сушу, они постепенно развивались в более сложные формы, образовав в итоге деревья, цветы и травы. Их активность привела к химическому выветриванию горных пород, важному элементу углеродного цикла, связанного с регулированием баланса атмосферы.
Ранняя флора Земли
Дженнифер Моррис (Jennifer Morris), ведущий автор нового исследования, объясняет, что глобальное распространение растений и их адаптация к жизни на суше привели к увеличению показателей континентального выветривания, что в конечном итоге привело к резкому снижению уровня CO2 в атмосфере и, как следствие, глобальному охлаждению.
Марк Паттик (Mark Puttick), соавтор исследования, указывает на то, что окаменелости не могут быть надежным источником, по которому можно определить дату появления наземных растений. Вместо этого команда провела сравнительный анализ генов различных видов, благодаря которому удалось отследить появление общих предков вглубь веков. «наши результаты показывают, что предок наземных растений жил в середине кембрийского периода (примерно 500 миллионов лет назад), что также совпадает с примерным сроком появления наземных животных». Поскольку генетическое древо ранних растений неизвестно, исследователи решили провести комплексный анализ. Но даже когда они проверяли различные гипотезы об отношениях между ранними наземными организмами, возраст их появления оставался неизменным.
Почему это важно? Чтобы узнать о том, когда и как зародилась жизнь, ученые должны иметь как можно более точное представление о характере окружающей среды и составе атмосферы молодой Земли. Впрочем, осталось подтвердить гипотезу фактами, лучше всего — поиском следов ископаемых растений означенного периода.