A korai triászban fejlődhettek ki a virágos növények (ScienceDaily/richpoi.com)

2013. október 2. - Svájcban begyűjtött furatokból a virágos növények közvetlen őseinek legidősebb ismert fosszíliáit tárták fel. A virágos növények eddigi számítások alapján kb. 140-190 millió évvel ezelőtt, a Jura időszakban alakultak ki. Most azonban egy csoport úgy találta, már a Triászban megjelenhettek a legelső zárvatermők. Lenyűgözően ép állapotban fennmaradt, 240 millió éves pollenszemcsék bizonyítják, hogy a virágos növények 100 millió évvel korábban fejlődtek ki, mint ahogy eddig hittük – írja a Frontiers in Plant Science folyóiratban megjelent kutatás. A virágos növények a tűlevelűekkel, páfrányfenyőkkel, cikászokkal és magvas páfrányokkal rokoni kapcsolatban álló, kihalt növényekből fejlődtek ki. A legidősebb ismert virágosnövény-kövületek pollenszemcsék. Ezek apróak, tömörek és igen sok van belőlük, ennélfogva sokkal könnyebben megkövesednek, mint a levelek és virágok.
A fosszilis adatokban a megkövesedett pollenek zavartalan szekvenciája a korai kréta időszakban – megközelítőleg 140 millió éve – indul, így a kutatók azt feltételezték, hogy a virágos növények először ekkoriban alakultak ki. Ám az új kutatás 100 millió évvel idősebb virágosnövény-szerű polleneket dokumentál, így arra utal, hogy a növények talán a korai triász – 252-247 millió évvel ezelőtti időszak – folyamán vagy még előbb jelenhettek meg. Számos kutatás igyekezett már megbecsülni a virágos növények korát a molekuláris adatok alapján, ám eddig nem sikerült konszenzust elérni. Az adatkészlet és módszer alapján a becslések a triásztól egészen a kréta időszakig nyúltak. Peter Hochuli és Susanne Feist-Burkhardt, a Zürichi Egyetem kutatói Észak-Svájc Weiach és Leuggern régióiból begyűjtött két furatot tanulmányoztak, és olyan pollenszemcséket találtak, amelyek a legkorábbi ismert virágos növények megkövesedett pollenjeire emlékeztetnek. Konfokális pásztázó mikroszkóppal nagy felbontású képeket sikerült készíteniük hat különböző pollentípusról három dimenzióban.
Egy 2004-es tanulmányukban másmilyen, de egyértelműen rokon virágosnövény-szerű, közép-triász időszakra visszatekintő pollent dokumentáltak a Barents-tengerből (a Spitzbergáktól délre) származó furatokban. A jelenlegi mintákat eme helyszíntől 3000 kilométerre délre találták meg. A kutatók úgy vélik, így még a nagyon óvatos kollégák is hitelt adhatnak következtetésüknek, hogy a virágzó növények már jóval a kréta időszak előtt kifejlődtek. Hogyan is nézhettek ki ezek a növények? A közép-triász időszakban mind a Barents-tenger, mind Svájc a szubtrópusi területen feküdt, ám Svájc területe jóval szárazabb volt a Barents-tengerénél. Mindez azt sugallja, hogy ezek a növények széles körű elterjedést mutattak. A pollenstruktúra arra utal, hogy a növényeket rovarok porozták be: nagy valószínűséggel bogarak, mivel a méhek még további 100 millió évig nem fejlődtek ki.
Genetikai vizsgálatok
Az evolúcióbiológia és a rendszertan gyorsan fejlődő és változó területekké váltak, amióta újabb és újabb módszerek állnak a rendelkezésükre. Hogy meghatározzuk, melyik nagy rendszertani csoport mikor alakult ki, ahhoz a fosszíliák kormeghatározása csak egy megközelítés a sok közül. A molekuláris biológiai háttértudás lehetőséget nyújt arra, hogy úgynevezett molekuláris órák alapján próbáljuk kiszámítani a nagy evolúciós történések idejét. A molekuláris órákat olyan gének DNS-szekvenciája alapján állítják fel, melyek az összes vizsgált élőlényben megtalálhatóak, és az idők folyamán csak nagyon keveset változnak. A válozások mértékéből így visszamenőleg ki lehet számolni, hogy mely csoport mikor alakult ki, a genetikai kód összehasonlítása pedig a rokonsági viszonyokra is rávilágít.
A molekuláris órák alapján felállított evolúciós időskála azonban sok vitára ad okot. Egyrészt nem mindegy, hogy a kormeghatározáshoz, vagy az evolúciós leszármazási viszonyok meghatározásához mely gének szekvenciáit veszik alapul. Másrészt pedig a genetikai változások alapján meghatározott adatokat korrelálni kell, azaz össze kell vetni olyan biztos tényezőkkel, amelyek más módszerrel, például radioaktív kormeghatározással lettek becsülve.
A zárvatermőkre jellemző, három hasítékkal nyíló (trikolpát) pollen megjelenése eddig 125 millió évvel ezelőttre volt tehető, az ilyen pollent tartalmazó kőzetek eddigi vizsgálatai legalábbis erről tanúskodtak mindezidáig. Azt azonban korábban is többen kétségbe vonták, hogy ez az időpont a molekuláris kormeghatározás során korrekciós tényezőként használható, ugyanis azok a kőzetek, amelyek a trikolpát pollen fosszíliáit tartalmazzák, földrajzilag egymástól független helyekről származnak. Ez viszont azt feltételezi, hogy a zárvatermőknek ekkor már el kellett terjedniük, vagyis megjelenésük még ennél is korábbi időpontra tehető.
A Yale Egyetem kutatócsoportja Michael Donoghue vezetésével 154 szárazföldi növény 3 génjét vizsgálta, és a jelenleg elérhető legteljesebb módszert alkalmazták a számításokhoz. A legtöbb rendszertani csoport esetében olyan dátumokat kaptak, melyek megfelelnek a korábbi becsléseknek, valamint fosszíliák által megállapított koroknak. Egyedül a zárvatermők csoportja mutatott jelentős eltérést, az eddigi becslésekhez képest 25-75 millió évvel korábbra datálták megjelenésüket. A trikolpát virágpor megjelenése ettől az időponttól meglehetősen távol esik, majd' 80 millió év hiányzik az első mikrofosszíliák fellehetőségéig. Valószínű magyarázat azonban, hogy kezdetben még nem értek el megfelelő egyedszámot ahhoz, hogy fizikai nyomot hagyjanak maguk után.
Eredményeik ugyan felvetik annak lehetőségét, hogy a 230 millió évvel ezelőtt megjelent bogarak, lepkék, vagy hártyásszárnyúak evolúciójához már hozzájárulhattak a virágos növények, ám hozzáteszik, hogy ez igen kétséges, mivel a zárvatermő fosszíliák hiánya a Triász és Jura korszakban arra utalhat, hogy elterjedésük és ökológiai szerepük ekkor még korlátozott lehetett. A molekuláris alapú törzsfák sok új és érdekes eredményt hoztak az utóbbi évtizedben, és teljesen felforgatták a morfológiai alapú rendszertant. Az emlősök és madarak esetében pedig szintén zavart okozott, hogy a fosszíliák kora nem feleltethető meg a genetikai alapú számításoknak.„Mivel egyre jobb molekuláris módszereket használunk, mindenki azt várja, hogy az így kapott eredményeket majd visszaigazolják a fosszíliák. Ám ehelyett a szakadék egyre szélesebb. De legalább érdekes” - mondja Donoghue.
A triász
A triász a mezozoikum idő legkorábbi időszaka, amely a legújabb sztratigráfiai (rétegtani) vizsgálatok szerint 249 millió évvel ezelőtt kezdődött, és 199,6±0,6 millió éve ért véget. A perm időszakot követte, és a jurát előzte meg. Kezdetén zajlott az élővilág történetének legnagyobb ismert kihalási eseménye, a perm-triász kihalás, majd a triász végén is történt egy jelentős kihalás. A legkorábbi időszakokhoz hasonlóan azok a kőzetpadok, amelyek a triász kezdetét és végét jelzik jól azonosíthatók, és az utóbbi eseményt újabban már pontosabban definiálják.
A triászt a tengeri és szárazföldi fajok kirobbanó adaptív radiációja – azaz az óriási mértékű kihalás miatt kiürült élőhelyek betöltése miatti variálódása, szétrajzása – jellemzi. Ekkor tűntek fel az első hatosztatú virágállatok, ekkor jöhettek létre a virágos növények és ekkor jelentek meg az első repülő gerincesek, a pteroszauruszok az első halgyíkok (Ichtyosauridák), valamint a dinoszauridák is. A triász időszakban éltek továbbá a kavicsfogú álteknősök, amelyeknek legszebb, világhíres maradványát Magyarország területén, a veszprémi Jeruzsálem-hegyi kőfejtőben Laczkó Dezső piarista gimnáziumi tanár találta meg 1899-ben.