Odkrycie wskazuje na większą różnorodność zapisu kopalnego roślin kwiatowych, niż wcześniej sądzono.
W 1969 roku odkryto skamieniałe liście Othniophyton elongatum— nazwa oznaczająca „obcą roślinę” — odkryto we wschodnim Utah. Początkowo naukowcy spekulowali, że gatunek ten wymarł gatunek mógł należeć do rodziny żeń-szenia (Araliaceae). Jednak założenie to jest obecnie ponownie rozważane, ponieważ sugerują to nowe okazy skamieniałości Othniophyton elongatum jest jeszcze dziwniejszy, niż wcześniej sądzono.
Steven Manchester, kustosz paleobotaniki w Muzeum Historii Naturalnej na Florydzie, spędził lata na badaniu skamieniałości z Utah sprzed 47 milionów lat. Podczas wizyty w zbiorach paleobotaniki przy ul Uniwersytet Kalifornijski w Berkeleynatknął się na wyjątkowo dobrze zachowaną i niezidentyfikowaną skamieniałość rośliny. Został zebrany w tym samym regionie, w którym znajdował się Othniophyton elongatum pierwotnie znaleziono liście.
W nowym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Roczniki botanikiManchester i jego współpracownicy wykazali, że skamieniałości, w tym liście zbadane w 1969 r., należą do wyjątkowej rośliny o charakterystycznych kwiatach i owocach. Dokładna analiza potwierdziła, że skamieniałości z 1969 roku i kolekcja z Berkeley reprezentują ten sam gatunek. Jednakże liście, owoce i kwiaty przyczepione do zdrewniałej łodygi okazów z Berkeley nie przypominały niczego, co można zobaczyć u innych roślin z rodziny żeń-szenia, do których zalicza się Othniophyton elongatum początkowo został przydzielony.
„Ta skamielina rzadko ma gałązkę z przyczepionymi owocami i liśćmi. Zwykle można je znaleźć osobno” – powiedział Manchester.
Autorzy szczegółowo przeanalizowali cechy fizyczne starych i nowych skamieniałości, a następnie metodycznie poszukiwali jakiejkolwiek żywej rodziny roślin, do której mogłyby należeć. Obecnie żyje ponad 400 różnorodnych rodzin roślin kwiatowych, ale autorom nie udało się dopasować dziwnego zestawu cech skamieniałości do żadnej z nich.
Opierając się chęci porządnego wrzucenia nieznanego okazu do żywej grupy, zespół następnie zaczął szukać wymarłych rodzin, do których mógł należeć, ale po raz kolejny wyszedł z pustymi rękami.
Autorzy twierdzą, że ich wyniki podkreślają problem, który może być powszechnym problemem w paleobotanice. W wielu przypadkach wymarłe rośliny, które istniały mniej niż 65 milionów lat temu, umieszcza się w obrębie współczesnych rodzin lub rodzajów — grup taksonomicznych znajdujących się bezpośrednio nad poziomem poszczególnych gatunków. Może to spowodować wypaczone oszacowanie różnorodności biologicznej w starożytnych ekosystemach.
„Jest wiele rzeczy, co do których mamy dobre dowody, które można umieścić we współczesnej rodzinie lub rodzaju, ale nie zawsze można je porzucić” – powiedział Manchester.
Gatunek nie należy do żadnej żyjącej rodziny ani rodzaju
Skamieniałości odkryto w formacji Green River w pobliżu miasta duchów Rainbow we wschodnim Utah. Około 47 milionów lat temu obszar ten był aktywnym tektonicznie, masywnym systemem jezior śródlądowych, który zapewniał doskonałe warunki do przechowywania skamieniałości. Osady jeziorne o niskiej zawartości tlenu i opady pyłu wulkanicznego spowolniły rozkład wielu ryb, gadów, ptaków, bezkręgowcei roślin, co pozwala zachować niektóre z nich z niezwykłą szczegółowością.
Naukowcy, którzy badali oryginalne skamieniałości liści tego gatunku, mieli bardzo niewiele do roboty. Bez kwiatów, owoców i gałęzi ograniczali się do analizy kształtu i układu żyłek liści. Na podstawie układu badacze przypuszczali, że może to być pojedynczy liść złożony z wielu mniejszych listków. Ten rodzaj liści złożonych jest charakterystyczną cechą kilku roślin z rodziny żeń-szenia.
Jednak nowe skamieliny miały liście bezpośrednio przyczepione do łodyg, co dawało zupełnie inny obraz tego, jak kiedyś wyglądała roślina.
„Dwie gałązki, które znaleźliśmy, mają przyczepiony ten sam rodzaj liści, ale nie są one złożone. Są proste, co eliminuje możliwość, że będzie to cokolwiek z tej rodziny” – powiedział Manchester.
Jagody skamieniałości wykluczyły rodziny takie jak trawy i magnolie. Kwiaty rzeczywiście przypominały niektóre współczesne grupy, ale inne cechy też je wykluczały. Nawet mając w repertuarze tak nieskazitelną skamielinę, badacze mieli więcej pytań niż wcześniej.
Naukowcy mogli teraz zobaczyć skamielinę w nowym świetle
Zaskoczony zespół odłożył skamielinę na kilka lat. Następnie Muzeum Florydy zatrudniło kustosza sztuczna inteligencja który założył nowe stanowisko mikroskopowe. Patrząc przez mocny obiektyw mikroskopu cyfrowego i wspomagane komputerowo oświetlenie z efektem cienia, autorzy mogli dostrzec subtelne osobliwości, które przeoczyli podczas wcześniejszych obserwacji.
Kiedy skupili się na maleńkich owocach skamieniałości, dostrzegli mikroodciski pozostawione przez ich wewnętrzną anatomię, w tym cechy małych, rozwijających się nasion.
„Zwykle nie spodziewamy się, że zobaczymy to zachowane w tego typu skamielinach, ale być może przeoczyliśmy to, ponieważ nasz sprzęt nie uchwycił tego rodzaju rzeźby topograficznej” – powiedział Manchester.
Jedną z najdziwniejszych nowo zaobserwowanych cech rośliny były pręciki, męskie narządy rozrodcze kwiatu. U większości gatunków roślin po zapłodnieniu kwiatu pręciki odrywają się wraz z płatkami i resztą części kwiatu, które nie są już potrzebne do rozmnażania.
„Zwykle pręciki opadają w miarę rozwoju owocu. I to wydaje się niezwykłe, ponieważ zachowuje pręciki w czasie, gdy ma dojrzałe owoce z nasionami gotowymi do rozproszenia. Nie widzieliśmy tego w niczym nowoczesnym” – powiedział Manchester.
Po wykluczeniu wszystkich współczesnych rodzin porównali te cechy z rodzinami wymarłymi. Po raz kolejny nie udało się znaleźć żadnego dopasowania.
Julian Correa-Narvaez, główny autor badania i doktorant na Uniwersytecie im Uniwersytet Florydyodegrał główną rolę w gromadzeniu informacji umożliwiających identyfikację skamieniałości. „To ważne, ponieważ daje nam pewną wskazówkę dotyczącą ewolucji i adaptacji tych organizmów w różnych miejscach” – powiedział.
Rodziny roślin mogą zawierać zadziwiającą różnorodność. Pozornie odmienne rośliny, takie jak trujący bluszcz, orzechy nerkowca i mango, należą do tej samej rodziny wraz z ponad 800 innymi gatunkami. Nie jest jasne, ile różnorodności w tej tajemniczej wymarłej grupie zostało utracone z czasem.
To nie jedyny zagadkowy gatunek, który wyłonił się z formacji Green River. Podobne sytuacje miały miejsce, gdy skamieliny roślin z tego miejsca zaskoczyły badaczy, co doprowadziło do odkrycia innych wymarłych grup. „Książka opublikowana w 1969 roku kryje w sobie wszystkie te interesujące tajemnice”, powiedział Manchester.
Dzięki cyfrowemu dostępowi do okazów muzealnych za pośrednictwem narzędzi takich jak iDigBio badacze mogą nadal badać i rozumieć naturalną historię ewolucji roślin.
Odniesienie: „Morfologia wegetatywna i reprodukcyjna Othniophyton elongatum (MacGiniti) gen. i grzebień. nov., wymarły okrytozalążkowy o możliwym powinowactwie kariofilnym z eocenu Kolorado i Utah, USA”, Steven R. Manchester, Walter S. Judd i Julian E. Correa-Narvaez, 9 listopada 2024 r., Roczniki botaniki.
DOI: 10.1093/aob/mcae196
Walter Judd z Muzeum Historii Naturalnej Florydy jest także współautorem badania.
