Сотрудники Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН, Университета  Йоханнесбурга и МГУ уточнили данные о ранней эволюции семейства крушиновые и (снова) поставили под сомнение возникновение цветковых растений в периоды, которые предшествовали меловому. Статья по результатам их работы только что опубликована в журнале Nature Plants.

Ископаемая летопись растений и животных неполна: многие важные события в их эволюции не оставили известных нам вещественных свидетельств. Однако, кроме ископаемых остатков, в распоряжении ученых есть огромный материал по последовательностям ДНК современных организмов. Чем раньше разделились предки сравниваемых современных видов, тем больше должно накопиться различий в их нуклеотидных последовательностях. Зная скорость накопления этих различий в ходе эволюции, можно было бы легко установить, сколько миллионов лет назад существовал их ближайший общий предок. В этом состояла концепция молекулярных часов. Сложность в том, что эта скорость сильно различается в разных линиях эволюции, и её определение представляет собой запутанный ребус. Приблизиться к его решению можно только с помощью тех ископаемых, геологический возраст которых твёрдо установлен, а «привязка» к определённой позиции на эволюционном древе не вызывает сомнений.

Два года назад в журнале Nature Plants была опубликована статья Чао Ши (Chao Shi) с соавторами, в которой описаны прекрасно сохранившиеся ископаемые цветки из собранного в Мьянме янтаря, возраст которого датируется серединой мелового периода (примерно 99 миллионов лет назад). Само по себе наличие цветков в таком янтаре неудивительно: именно в это время на суше происходили колоссальные изменения растительного покрова, в результате которых повсеместно стали преобладать цветковые, или покрытосеменные растения. Сейчас около 90% видов высших растений — это цветковые растения, но самые ранние признаваемые всеми учёными находки цветковых (их пыльцевых зёрен) относятся к нижнему мелу и не древнее 140 миллионов лет. Возможность существования цветковых растений в более ранних геологических периодах, например в юре, остаётся предметом дискуссий.

Сенсационность находок Чао Ши с соавторами состояла в том, что цветки из янтаря были отнесены к роду Phylica из семейства крушиновые, существующему в наше время. Многочисленные (около 150) виды этого рода характерны для кустарниковых сообществ (так называемого финбоша) Капской области Южной Африки. Большинство ученых считают, что подобная растительность возникла в миоцене, то есть совсем недавно по геологическим меркам; по имевшимся оценкам, сам род Phylica возник примерно 20 миллионов лет. Неудивительно, что находка цветков Phylica в отложениях возрастом около 99 миллионов лет, да еще и на другом континенте, стала одной из ботанических сенсаций 2022 года.

Но если современный род Phylica оказался в пять раз старше, чем считалось ранее, то датировки происхождения других групп растений тоже нуждаются в радикальном пересмотре. Недавно австралийские ботаники Тяньхуа Хэ (Tianhua He) и Брайан Ламонт (Bryan B. Lamont) попытались сделать такие оценки, откалибровав молекулярные часы с учётом новых данных о возрасте Phylica. Результаты оказались поистине шокирующими. По ним получалось, что семейство крушиновые возникло примерно 250 миллионов лет назад, то есть не в меловом и даже не в юрском, а в триасовом периоде; цветковые же растения появились почти 300 миллионов лет назад в самом начале пермского периода. Иными словами, цветковые растения оказались в два с лишним раза древнее самых древних ископаемых остатков, с уверенностью относимых к ним. Их история началась не во второй половине эпохи динозавров (мезозоя), как принято считать, а задолго до их появления.

Новая работа А.А. Оскольского с соавторами показала, однако, что с радикальным пересмотром истории растительного мира можно не спешить, поскольку отнесение цветков из мелового янтаря к роду Phylica основано лишь на поверхностном сходстве. Исследователи внимательно проанализировали подробные описания и прекрасные иллюстрации, приводимые в статье Чао Ши с соавторами, и сравнили их с цветками современных видов Phylica и других крушиновых. Анализ убедительно показал, что ископаемые цветки не могут быть отнесены не только к Phylica, но и к какому-либо иному современному роду растений.

А.А. Оскольский и его соавторы считают, что один из ископаемых цветков (Eophylica priscastellata) не относится к крушиновым, но может принадлежать к вымершей группе растений, близкой к ним. Для второго цветка (описанного под названием Phylica piloburmensis) они допустили принадлежность к древней линии эволюции крушиновых, не дожившей до наших дней. Впрочем, последнее допущение опровергается результатами, полученными Симоном Бойрелем (Simon Beurel) и его коллегами: их публикация вышла в Nature Plants одновременно со статьёй А.А. Оскольского и соавторов. Эти учёные проанализировали первичные данные рентгеновской томографии ископаемого цветка Phylica piloburmensis, прилагаемые к статье Чао Ши с соавторами. Им удалось уточнить число, строение и расположение листочков околоцветника и тычинок, тип завязи и ряд других важнейших деталей его строения, которые не были отражены в описаниях и иллюстрациях в исходной статье. Данные С. Бойреля с соавторами показывают, что эти цветки никак не связаны с крушиновыми: они принадлежат к группе, родственной лавровым. Вопросы, однако, остаются: непонятно, откуда появились типичные пыльцевые зёрна крушиновых, найденные в том же кусочке янтаря…

Несмотря на эти разногласия, выводы обеих статей совпадают в главном: ископаемые цветки возрастом 99 миллионов лет не имеют отношения к роду Phylica, который в те далёкие времена ещё не существовал. Несомненно, что эти включения в янтаре несут важную информацию о ранней эволюции цветка; но, однако, они не дают оснований считать, что крушиновые появились в триасовом периоде, а цветковые растения — в перми.

Дискуссия об ископаемых цветках из янтаря мелового периода — часть более широкого обсуждения истории возникновения цветков и цветковых растений, которое идет сейчас в мире. Интерпретация молекулярных данных и ископаемых, как самих по себе, так и взятых вместе, оставляет широкий простор для разногласий между учеными. Множество проблем в этой области пока далеки от разрешения, а потому открывают перед нами интереснейшие перспективы новых исследований. Как отмечают А.А. Оскольский с соавторами, «дальнейшее изучение этих ископаемых цветков будет очень важно для понимания эволюции цветка покрытосеменных растений».

Источник: Биологический факультет МГУ.