Istraživanja na algama mijenjaju poznatu evoluciju biljaka

Kad su slatkovodne zelene alge prije 500 milijuna godina postale prvi kopneni organizmi na Zemlji, potaknule su razvoj ostalih kopnenih organizama. Novim istraživanjem na algama znanstvenici su potvrdili da je evolucija biljaka tekla drukčije no što se smatra i predstavili činjenicu da lignin, potporni materijal koji daje mehaničku čvrstoću, nije karakterističan samo za biljke nego se razvio i kod nekih skupina algi.


Generalna teorija o evoluciji kopnenih biljaka govori o slatkovodnim zelenim algama iz reda Charales koje su bile glavna karika u evolucijskom prijelazu algi u biljke. Te alge izgledom podsjećaju na paprati preslice i jedini su živući predstavnici slatkovodnih zelenih algi koje u svoj talus mogu ugrađivati kalcijev karbonat otopljen u vodi. Sličnost s biljkama koja ih karakterizira kao njihove izravne pretke je način razmnožavanja. Oplodnja, nazvana oogamija, je slična kao u nekih biljaka, a sastoji se od velike jajne stanice i malog plivajućeg spermija. Kod biljaka, spermij se razvija u polenovu zrnu koje kada padne na njušku tučka klije, pri čemu plivajući spermij ima mogućnost oploditi veliku jajnu stanicu.


Istraživanje objavljeno u časopisu BMC Evolutionary Biology govori kako su najbliži preci kopnenih biljaka zapravo nitaste zelene alge reda Zygnematales, odnosno alge slične vrstama iz roda Spirogyra. Iako se način razmnožavanja predstavnika reda Zygnematales i kopnenih biljaka razlikuje, analizom genetičke divergencije 129 gena kod 40 različitih svojti biljaka potvrđena je bliska srodnost tih nitastih algi i kopnenih biljaka. Dr. Burkhard Becker, jedan od istraživača na projektu, objašnjava zašto je usprkos različitom načinu oplodnje ova varijanta evolucijskog slijeda točna. Alge reda Zygnematales se razmnožavaju konjugacijom, a to znači da se dvije niti različitih jedinki spoje te se cijeli genetički materijal jedne jedinke prenese u drugu. Zygnematales su izgubile oogamiju kao način razmnožavanja zbog selekcijskog pritiska uslijed nedostatka slatke vode u okolišu koja je potrebna za oogamiju, ali ne i za konjugaciju.


Prijelaz biljaka na kopneni način života tražio je i dodatne prilagodbe. Krhki talus „primitivnih” biljaka morao je razviti neku mehaničku potporu i mehanizam koji će sprječavati pretjeran gubitak vode isparavanjem. Zbog novih ekoloških uvjeta u kojem se našla, biljka je za potrebe uspravnog rasta i veće mehaničke zaštite počela proizvoditi lignin. Lignin je heterogeni fenolni bipolimer nepropustan za vodu i najčešće je sastavni dio sekundarne stanične stijenke u biljnim stanicama. Biljci daje mehaničku čvrstoću za uspravan rast i sastavni je dio provodnih elemenata. Kada govorimo o drvu, zapravo govorimo o ligninu koji čini više od 30% njegove mase. Znanstvenici su smatrali kako se lignin razvio daleko nakon što su biljke evoluirale iz algi i naselile kopno. Iako su se ligninu slične strukture pronalazile kod nekih „primitivnih” zelenih algi, istraživanje objavljeno u časopisu Current Biology potvrđuje pronalazak lignina kod morskih crvenih algi vrste Calliarthron cheilosporioides.

Crvene i zelene alge su se odvojile prije više od milijarde godine i činjenica o pronalasku lignina kod ovih crvenih algi govori o postojanju zajedničkog pretka koji je imao sposobnost sinteze lignina ne samo prije divergncije crvenih i zelenih algi, nego i prije prijelaza zelenih algi na kopno te prije evolucije kopnenih biljaka. Mogućnost neovisnog razvoja iste strukture nakon divergencije je, prema mišljenjima stručnjaka, jako mala. Put sinteze, enzimi i geni odgovorni za sintezu su jako komplicirani i situacija u kojoj bi se takav scenarij dogodio slučajno kod dvije odvojene skupine je skoro pa nemoguć.

Pronalazak lignina kod crvenih algi unosi mnogo pitanja u duboko konzervativnu evoluciju, ali ostavlja mogućnost da novija istraživanja o evoluciji biljaka imaju utjecaj na način na koji se biljke i alge teoretski evolucijski razdvajaju. Revizijom evolucijskog vremenskog razvoja biljaka možda se pridoda i ovo otkriće lignina kod crvenih algi, čime se vrijeme praćenja razvoja biljaka s 500 milijuna godina pomakne ipak za još toliko u prošlost – na milijardu godina.

Izvor: http://esciencenews.com/

Comments Closed