Lithouva — najwcześniejsze kopalne winogrono z półkuli zachodniej, pochodzące z Kolumbii, mające około 60 milionów lat. Górna ilustracja przedstawia skamieniałość z rekonstrukcją za pomocą tomografii komputerowej. Na dole przedstawiono rekonstrukcję artysty. Źródło: zdjęcia: Fabiany Herrera, rysunki: Pollyanna von Knorring
Skamieniałości winogron w Ameryce Południowej ukazują ewolucję i odporność po dinozaurach, co pomaga w zrozumieniu obecnych zmian w różnorodności biologicznej.
Naukowcy odkryli skamieniałe nasiona winogron mające od 60 do 19 milionów lat w Kolumbii, Panamie i Peru. Jeden z tych gatunek reprezentuje najwcześniejszy znany przykład roślin z rodziny winorośli na półkuli zachodniej. To odkrycie zostało niedawno opisane w czasopiśmie Rośliny naturypokazuje, jak rodzina winorośli rozprzestrzeniła się w latach po śmierci dinozaurów.
„To najstarsze winogrona, jakie kiedykolwiek znaleziono w tej części świata, i są o kilka milionów lat młodsze od najstarszych winogron, jakie kiedykolwiek znaleziono po drugiej stronie planety” – mówi główna autorka Fabiany Herrera, zastępca kuratora paleobotaniki w Field Museum w Negaunee Integrative Research Center w Chicago. „To odkrycie jest ważne, ponieważ pokazuje, że po wyginięciu dinozaurów winogrona naprawdę zaczęły rozprzestrzeniać się na całym świecie”.
Główny autor Fabiany Herrera trzyma skamielinę najstarszego winogrona, jakie kiedykolwiek znaleziono na półkuli zachodniej. Źródło: Fabiany Herrera
Wpływ wyginięcia dinozaurów na życie roślin
Ponieważ rzadko zdarza się, aby tkanki miękkie, takie jak owoce, zachowały się w postaci skamieniałości, wiedza naukowców na temat starożytnych owoców często opiera się na nasionach, które są bardziej podatne na skamienienie. Najwcześniejsze znane skamieniałości pestek winogron znaleziono w Indiach i mają 66 milionów lat. To nie przypadek, że winogrona pojawiły się w zapisie kopalnym 66 milionów lat temu – mniej więcej wtedy w Ziemię uderzyła ogromna asteroida, powodując masowe wymieranie, które zmieniło bieg życia na planecie. „Zawsze myślimy o zwierzętach, dinozaurach, ponieważ to one najbardziej ucierpiały, ale wymieranie miało także ogromny wpływ na rośliny” – mówi Herrera. „Las zresetował się w sposób, który zmienił skład roślin”.
Naukowcy wysuwają hipotezę, że zniknięcie dinozaurów mogło wpłynąć na zmianę lasów. „Wiadomo, że duże zwierzęta, takie jak dinozaury, zmieniają otaczające je ekosystemy. Uważamy, że gdyby po lesie biegały duże dinozaury, prawdopodobnie powalałyby drzewa, skutecznie utrzymując lasy bardziej otwarte niż obecnie” – mówi Mónica Carvalho, współautorka artykułu i asystentka kuratora na Uniwersytecie Michigan Muzeum Paleontologii. Jednak bez dużych dinozaurów, które je przycinały, niektóre lasy tropikalne, w tym te w Ameryce Południowej, stały się bardziej zatłoczone, a warstwy drzew tworzyły podszyt i baldachim.
Mónica Carvalho, współautorka artykułu, trzymająca skamieniałość najstarszego pestki winogron znalezionego na półkuli zachodniej. Źródło: Fabiany Herrera
Wzrost winorośli w gęstych lasach
Te nowe, gęste lasy dały szansę. „W zapisie kopalnym mniej więcej w tym okresie zaczynamy widzieć więcej roślin, które wykorzystują pnącza do wspinania się na drzewa, na przykład winogrona” – mówi Herrera. Dywersyfikacja ptaków i ssaków w latach następujących po masowym wymieraniu mogła również pomóc winogronom, rozprzestrzeniając ich nasiona.
W 2013 r. promotor Herrery i starszy autor nowej pracy, Steven Manchester, opublikował artykuł opisujący najstarszą znaną skamieniałość pestek winogron pochodzącą z Indii. Chociaż w Ameryce Południowej nigdy nie znaleziono skamieniałych winogron, Herrera podejrzewał, że one też mogą tam być.
Odkrywanie skamieniałości winogron w Ameryce Południowej
„Winogrona mają obszerny zapis kopalny, który zaczyna się około 50 milionów lat temu, więc chciałem je odkryć w Ameryce Południowej, ale to było jak szukanie igły w stogu siana” – mówi Herrera. „Od czasów studiów licencjackich poszukiwałem najstarszych winogron na półkuli zachodniej”.
Jednak w 2022 roku Herrera i jego współautorka Mónica Carvalho prowadzili badania terenowe w kolumbijskich Andach, gdy uwagę Carvalho przykuła skamielina. „Spojrzała na mnie i powiedziała: «Fabiany, winogrono!» A potem spojrzałem na to i pomyślałem: „O mój Boże”. To było bardzo ekscytujące” – wspomina Herrera. Skamielina znajdowała się w skale sprzed 60 milionów lat, co czyni ją nie tylko pierwszą skamieniałością winogron z Ameryki Południowej, ale także jedną z najstarszych skamieniałości winogron na świecie.
Samo skamieniałe ziarno jest maleńkie, ale Herrerze i Carvalho udało się je zidentyfikować na podstawie jego szczególnego kształtu, rozmiaru i innych cech morfologicznych. Po powrocie do laboratorium przeprowadzili tomografię komputerową, pokazując wewnętrzną strukturę, która potwierdziła jego tożsamość. Zespół nazwał skamielinę Lithouva susmanii„kamienne winogrona Susmana” na cześć Arthura T. Susmana, zwolennika południowoamerykańskiej paleobotaniki w Field Museum. „Ten nowy gatunek jest również ważny, ponieważ potwierdza południowoamerykańskie pochodzenie grupy, w której występuje winorośl pospolita Vitis ewoluowały” – mówi współautor Gregory Stull z Narodowego Muzeum Historii Naturalnej.
Zespół przeprowadził dalsze prace terenowe w Ameryce Południowej i Środkowej oraz w Ameryce Południowej Rośliny natury W artykule Herrera i jego współautorzy ostatecznie opisali dziewięć nowych gatunków kopalnych winogron z Kolumbii, Panamy i Peru, datowanych na okres od 60 do 19 milionów lat. Te skamieniałe nasiona nie tylko opowiadają historię rozprzestrzeniania się winogron na półkuli zachodniej, ale także o wielu wymieraniach i rozproszeniach, jakich doświadczyła rodzina winorośli. Skamieniałości są jedynie dalekimi krewnymi winogron występujących na półkuli zachodniej i nielicznymi, jak dwa gatunki Leea Obecnie występują wyłącznie na półkuli wschodniej. Ich miejsca w drzewie genealogicznym winorośli wskazują, że ich ewolucyjna podróż była burzliwa. „Zapis kopalny mówi nam, że winogrona to organizm bardzo odporny. To grupa, która doświadczyła znacznego wyginięcia w regionie Ameryki Środkowej i Południowej, ale udało jej się także przystosować i przetrwać w innych częściach świata” – mówi Herrera.
Biorąc pod uwagę masowe wymieranie, przed którym stoi obecnie nasza planeta, Herrera twierdzi, że badania takie jak to są cenne, ponieważ ujawniają wzorce przebiegu kryzysów różnorodności biologicznej. „Ale inną rzeczą, która podoba mi się w tych skamieniałościach, jest to, że te małe, skromne nasiona mogą nam wiele powiedzieć o ewolucji lasu” – mówi Herrera.
Odniesienie: „Kenozoiczne nasiona Vitaceae ujawniają głęboką historię wymierania i rozprzestrzeniania się w neotropikach” Fabiany Herrera, Mónica R. Carvalho, Gregory W. Stull, Carlos Jaramillo i Steven R. Manchester, 31 czerwca 2024 r., Rośliny natury.
DOI: 10.1038/s41477-024-01717-9
