Рятувалися від емболії. Вчені зрозуміли, чому рослини вп'ялися корінням у землю 420 млн років тому

Рослини вперше опинилися на суші близько 500 мільйонів років тому — здебільшого це були прості мооподібні форми, а їхня коренева система була найпростішою системою, що нагадувала "пучок соломинок", пише Science Alert.

Перші рослини могли вільно почуватися лише в районах, багатих на воду. Через 80 років щось змінилося, і рослини в міру просування вглиб суші почали формувати складніші кореневі судинні системи.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтеся, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Останні майже сто років вчені губилися в здогадах, що підштовхнуло рослини до розвитку складніших кореневих систем. І, схоже, їм це нарешті вдалося. Група дослідників із Єльського університету вважає, що їм вдалося розгадати таємницю, над якою десятиліттями билися найкращі уми планети.

У новому дослідженні вчені провели аналіз літопису скам'янілостей від найпростіших до сучасних кореневих систем і дійшли висновку, що саме посуха стала каталізатором для еволюції судинної системи рослин.

Передбачається, що близько 420 мільйонів років тому найпростіша форма кореневої системи зазнала значних змін. Поступово соломинки розщеплювалися на складніші форми, структури та розміри й згодом стали теми кореневими системами, що ми бачимо зараз.

Учені виявили, що сучасні кореневі системи набагато стійкіші до посухи. У процесі переміщення вглиб суші рослинам були потрібні нові способи вловлювання води, сонячного світла та поживних речовин, які змогли б захистити їх від випаровування та зневоднення.

Дослідники пояснюють, що під час посухи рослини можуть легко висохнути, створюючи бульбашку пари, яка блокує потік води через коріння. По суті, цей процес чимось нагадує емболію.

Щоб захиститися від повітряної бульбашки, яка могла б призвести до відмирання тканин чи загибелі, рослинам довелося розвинути складніші системи. Дослідники змоделювали судинні системи від найпростіших давно вимерлих до найсучасніших і дійшли висновку, що складніші судинні малюнки здатні блокувати бульбашки повітря. Крім того, широке розгалуження передбачає, що в бульбашки повітря буде менше шансів зустрітися й об'єднатися з іншими.

Дослідники також створили анімацію, яка підтверджує цю теорію та відтворює поширення емболії в примітивних і складніших рослин:

За словами фізіолога рослин Крейга Бродерсена з Єльського університету, щоразу, коли рослина відхиляється від циліндричної судинної системи та хоч трохи змінюється, вона отримує нагороду у вигляді здатності пережити посуху. До того ж кожна нова нагорода змушуватиме рослини все далі віддалятися від найпростішої кореневої системи та розвивати складнішу.

Дослідники вважають, що це дослідження здатне не тільки пролити світло на розвиток Землі та формування лісових масивів, але й надалі здатне допомогти вченим підготувати флору до прийдешніх різких кліматичних змін.

Раніше Фокус писав про те, що 400 мільйонів років тому дерева "задушили" корінням живе в океані.