Tin tức Vũ trụ TV

Loài thực vật cổ đại có sinh học sinh sản nắm bắt sự tiến hóa từ một đến hai kích thước bào tử

Ngày:
Th5 05, 2020
Tóm lược:

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một loài thực vật cổ đại có sinh học sinh sản nắm bắt sự tiến hóa từ một đến hai kích thước bào tử – một bước chuyển quan trọng đến sự thành công của hạt giống và thực vật có hoa mà chúng ta phụ thuộc.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Bức ảnh trừu tượng của cây xanh. (Ảnh tín dụng: Stefan Cosma / Bapt)
Bức ảnh trừu tượng của cây xanh. (Ảnh tín dụng: Stefan Cosma / Bapt)

Trong một “điệu nhảy” rực rỡ, một giác mạc của hoa, trái thông và quả đấu được kết nối bởi gió, mưa, côn trùng và động vật đảm bảo tương lai sinh sản của cây giống. Nhưng trước khi thực vật đạt được những chuyên môn công phu này cho tình dục, chúng đã trải qua hàng triệu năm tiến hóa. Các nhà nghiên cứu đã thu được cái nhìn thoáng qua về quá trình tiến hóa đó với việc phát hiện ra một loài thực vật cổ đại mới.

Mẫu vật hóa thạch có khả năng thuộc về các barinophytes thân thảo, một nhóm thực vật tuyệt chủng bất thường có thể liên quan đến clubmosses, và là một trong những ví dụ toàn diện nhất về giai đoạn dường như trung gian của sinh học sinh sản thực vật. Loài mới, khoảng 400 triệu năm tuổi và từ thời kỳ đầu kỷ Devon đã tạo ra một phổ kích thước bào tử – tiền thân cho các chiến lược chuyên biệt của các loài thực vật trên đất liền trải qua môi trường sống của thế giới. Nghiên cứu được công bố trên tờ Sinh học hiện tại (Current Biology) ngày 4 tháng 5.

Andrew Leslie, giáo sư trợ lý khoa học địa chất tại Trường Khoa học Trái đất, Năng lượng & Môi trường của Stanford (Stanford Earth ) chia sẻ: “Thông thường khi chúng ta thấy thực vật dị hợp xuất hiện trong hồ sơ hóa thạch, chúng chỉ xuất hiện trong sự tồn tại. Chúng tôi nghĩ rằng đây có thể là một ảnh chụp nhanh về giai đoạn chuyển tiếp rất hiếm khi chứng kiến ​​trong lịch sử tiến hóa nơi bạn thấy sự thay đổi cao giữa các bào tử trong cấu trúc sinh sản.”

Một sự thay đổi lớn

Một trong những khoảng thời gian quan trọng nhất đối với sự tiến hóa của thực vật trên cạn, người Devonia đã chứng kiến ​​sự đa dạng hóa từ rêu nhỏ đến những khu rừng phức tạp cao chót vót. Sự phát triển của các kích thước bào tử khác nhau, hoặc dị thể, đại diện cho một sửa đổi lớn để kiểm soát sinh sản – một tính năng mà sau này phát triển thành các phiên bản nhỏ và lớn của các đơn vị sinh sản này.

Hãy nghĩ về tất cả các loại hệ thống tình dục khác nhau có trong hoa – tất cả những điều đó được khẳng định là có các bào tử nhỏ riêng biệt, hoặc phấn hoa và các bào tử lớn nằm trong hạt. Với hai lớp kích thước riêng biệt, đó là cách đóng gói tài nguyên hiệu quả hơn vì các bào tử lớn không thể di chuyển dễ dàng như các con nhỏ, nhưng có thể nuôi dưỡng con cái tốt hơn.

Những loài thực vật sớm nhất từ giữa 475 triệu đến 400 triệu năm trước thiếu chuyên môn sinh sản theo nghĩa là chúng tạo ra các loại bào tử giống nhau, sau đó sẽ phát triển thành những cây con nhỏ thực sự chuyển tế bào sinh sản. Theo các nhà nghiên cứu, bằng cách phân vùng các nguồn tài nguyên sinh sản, các nhà máy đảm nhận nhiều quyền kiểm soát sinh sản hơn.

Các loài mới cùng với nhóm thực vật được mô tả trước đây Chaleuria cùng tuổi, đại diện cho bằng chứng đầu tiên về sinh học sinh sản tiên tiến hơn ở thực vật trên cạn. Ví dụ tiếp theo không xuất hiện trong hồ sơ hóa thạch cho đến khoảng 20 triệu năm sau.

Những loại hóa thạch này giúp chúng ta xác định vị trí chính xác thời điểm và cách thức thực vật đạt được loại phân vùng tài nguyên sinh sản của chúng. Sự kết thúc của lịch sử tiến hóa của chuyên môn hóa là một cái gì đó giống như một bông hoa.

Trong hình ảnh này của một trong những cấu trúc sinh sản của loài cổ đại mới, có thể nhìn thấy các hình elip của bào tử trong một hàng, trong khi bên phải, một hàng khác hiển thị các khối bào tử carbon được bảo quản. (Ảnh tín dụng: Andrew Leslie)
Trong hình ảnh này của một trong những cấu trúc sinh sản của loài cổ đại mới, có thể nhìn thấy các hình elip của bào tử trong một hàng, trong khi bên phải, một hàng khác hiển thị các khối bào tử carbon được bảo quản. (Ảnh tín dụng: Andrew Leslie)

Một phát hiện tình cờ

Các nhà nghiên cứu bắt đầu phân tích các hóa thạch sau khi chúng được lưu trữ trong các bộ sưu tập tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia Smithsonian trong nhiều thập kỷ. Từ khoảng 30 mảnh đá nhỏ ban đầu được khai quật từ hệ tầng Campbellton ở New Brunswick của Canada bởi nhà cổ sinh vật học quá cố và đồng tác giả nghiên cứu, ông Francis Hueber, họ đã xác định được hơn 80 cấu trúc sinh sản, hoặc sporangia. Các bào tử có đường kính từ khoảng 70 đến 200 micron – khoảng một sợi đến hai sợi tóc. Trong khi một số cấu trúc chỉ chứa các bào tử lớn hoặc nhỏ, một số cấu trúc khác chỉ chứa các bào tử có kích thước trung gian và một số khác chứa toàn bộ kích thước bào tử – có thể với một số tinh trùng sản xuất và trứng khác.

Thật hiếm khi có được nhiều bào tử này với các bào tử được bảo quản tốt mà chúng ta có thể đo được. Các nhà cổ sinh vật học chỉ gặp may mắn trong cách bảo quản chúng.

Hóa thạch và thực vật dị hợp hiện đại chủ yếu sống trong môi trường đất ngập nước, chẳng hạn như vùng ngập lũ và đầm lầy, nơi thụ tinh của bào tử lớn là hiệu quả nhất. Các loài cổ đại sẽ được mô tả chính thức trong một bài báo tiếp theo, có một hỗn hợp các bào tử không giống như bất cứ thứ gì sống ngày nay.

Câu chuyện bao trùm trong sinh sản thực vật trên đất liền là một trong sự phân công lao động và chuyên môn hóa và sự phức tạp gia tăng, nhưng điều đó phải bắt đầu từ đâu đó – và nó bắt đầu chỉ bằng cách tạo ra các bào tử nhỏ và bào tử lớn. Với những loại hóa thạch này, chúng ta có thể xác định một số cách mà thực vật có thể làm điều đó.

Đồng tác giả của nghiên cứu đến từ Đại học Brown, Đại học Bắc Carolina – Đồi Chapel và Đại học Sheffield.


Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Trường Khoa học Trái đất, Năng lượng & Môi trường của Stanford . Bản gốc được viết bởi Danielle Torrent Tucker. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. Nikole K. Bonacorsi, Patricia G. Gensel, Francis M. Hueber, Charles H. Wellman, Andrew B. Leslie. Một chiến lược sinh sản mới lạ trong một nhà máy Devonia sớm . Sinh học hiện tại , 2020; 30 (9): R388 DOI: 10.1016 / j.cub.2020.03.040

Bài viết liên quan

Bài viết mới