Древняя калифорнийская окаменелость раскрывает секреты выживания предков кофе и картофеля в условиях вымирания динозавров

Древнее ископаемое растение возрастом 80 млн. лет переписывает историю ламиид, показывая, что эти цветковые растения, в том числе основные сельскохозяйственные культуры, появились раньше, чем считалось ранее, и предполагая, что сложные тропические леса могли существовать 80 млн. лет назад.

Открытие 80-миллионного ископаемого растения отодвигает известное происхождение ламиид к меловому периоду, расширяя историю почти 40 000 видов цветковых растений, включая современные основные культуры, такие как кофе, помидоры, картофель и мята.

Брайан Аткинсон, доцент кафедры экологии и эволюционной биологии Канзасского университета и куратор палеоботаники в Институте биоразнообразия KU, недавно опубликовал исследование ископаемого растения, получившего название Palaeophytocrene chicoensis, в рецензируемом журнале Nature Plants.

«Это ископаемое говорит нам о том, что до нашего первоначального представления о цветковых растениях развивалась очень разнообразная группа», — сказал Аткинсон. «Окаменелость относится к группе лиан, которые представляют собой древесные лианы, придающие структурную сложность тропическим лесам. Она показывает, что эта группа цветковых растений появилась очень рано в ископаемом состоянии. Существовали гипотезы, что они появились еще в меловом периоде, но четких доказательств не было. Это отличный показатель того, что структурно сложные тропические леса современного типа могли существовать уже 80 млн. лет назад».

По мнению исследователя KU, ископаемый плод проливает новый свет на «критический интервал» в истории жизни на Земле.

«Это время, когда в лесах происходит переход от доминирования гимноспермов, таких как хвойные, к доминированию цветковых растений», — сказал Аткинсон. «Мы знаем, что эти экологические переходы происходили в позднем меловом периоде, но нам все еще нужны важные доказательства, например, того, как формировались определенные экосистемы, такие как тропические леса, в которых сегодня обитает более половины видов растений. Данная окаменелость показывает, что эта разнообразная группа растений — ламииды — была старше, чем считалось ранее, и меловые экосистемы на западном побережье Северной Америки могли напоминать структурно сложные тропические леса».

Хорошо сохранившаяся окаменелость была обнаружена в 1990-х годах строителями, возводившими жилье в районе Гранит-Бей в Сакраменто (штат Калифорния). Окаменелость была найдена в отложениях формации Чико, относящейся к кампану (пятый из шести возрастов позднемеловой эпохи), и была собрана Ричардом Хилтоном и Патриком Антуцци из колледжа Сьерра и помещена в их музей естественной истории.

«Я потратил семь лет на поиски этих вещей [меловых ламиид] и не мог их найти», — сказал Аткинсон. «Я собирал и изучал меловые растения на Западном побережье, чтобы лучше понять эволюцию цветковых растений. Кто-то сказал: «Вам стоит заглянуть в Музей естественной истории колледжа Сьерра», так как мне не пришло в голову обратиться к ним. Они с радостью пригласили меня посмотреть на их коллекцию ископаемых растений, и я был просто потрясен разнообразием растений, которые эти ребята смогли откопать в этом жилом комплексе».

Только после того, как Аткинсон увидел ископаемое растение, найденное десятилетиями ранее на строительной площадке, он понял потенциальное значение этого образца.

«Когда я открывал этот ящик, я заметил этот фрукт с поразительными узорами на поверхности», — сказал исследователь из Университета Калифорнии. «Я сразу же узнал, что он принадлежит к семейству ламиид под названием Icacinaceae, которое хорошо известно в более молодых, постмеловых отложениях после массового вымирания. Оно встречается повсеместно. Но раньше не было известно ни одного ископаемого, относящегося к этому семейству. И я подумал: «Боже мой, вот оно!». Знаете, у растений этого семейства просто поразительные плоды».

Чтобы подтвердить свои мысли об ископаемом, Аткинсону потребовалось более детальное изучение. Он изучил строение ископаемого плода с помощью световой микроскопии, что позволило ему получить прекрасные фотографии образца. Внимательно изучив расположение гребней, ямок, рядов и бугорков, исследователь смог провести сравнение с ранее описанными окаменелостями и правильно расположить его в родословной. Работа вызвала затруднения у Аткинсона, поскольку он никогда не описывал «компрессионные окаменелости» такого рода.

Я привык работать с окаменелостями, которые сохраняются в другом режиме, называемом «перминерализация», — сказал Аткинсон. «Это моя первая работа по компрессионным окаменелостям, и было немного нервно работать с другим типом сохранности, чем тот, к которому ты привык. Создание изображений — это совершенно другой процесс, и я рад, что все получилось так хорошо».

Отнеся ископаемое растение к роду Palaeophytocrene, Аткинсон назвал вид chicoensis в честь формации Чико, где оно было найдено.

«Я просто назвал его в честь формации, из которой оно было извлечено», — сказал он. «Частью моей работы является придумывание научных названий для новых видов, которые я описываю, но я не настолько изобретателен в этом вопросе — обычно я ищу место, где он был обнаружен. Не было ли уже такого названия?»

Если название ископаемого фрукта и является обыденным, то его значение — нет. По словам исследователя KU, полученные результаты позволяют утверждать, что одна из самых разнообразных групп цветковых растений пережила катаклизм, погубивший динозавров, и превратилась в тысячи знакомых современных видов, включая жизненно важные для человечества пищевые культуры.

«Мои исследования связаны с изучением глубокого времени, чтобы лучше понять, как возникло современное биоразнообразие и, возможно, как оно будет развиваться в будущем в связи с изменением климата», — говорит Аткинсон. «Я пытаюсь охарактеризовать эти эволюционные события цветковых растений в меловом периоде, когда разнообразие этих растений просто взорвалось. Находки ламиид в меловом периоде были труднодоступны, но я знал, что эти окаменелости должны быть где-то рядом». Западное побережье Северной Америки недостаточно изучено на предмет меловых растений по сравнению с западными внутренними районами и восточным побережьем Северной Америки. Расширяя географию исследований, мы будем находить все больше и больше растений, которые помогут нам понять диверсификацию мелового периода, приведшую к современному биоразнообразию».

Справка: «Icacinaceae fossil provides evidence for a Cretaceous origin of the lamiids» Brian A. Atkinson, 14 ноября 2022 г., Nature Plants . DOI: 10.1038/s41477-022-01275-y