Nový rodokmen rostlinných říší
Projekt vysvětluje květy, identifikuje zelenou „Evu“

Rick Weiss
Washington Post Staff Writer
Čtvrtek 5. srpna 1999; Strana A01

Vědci včera zveřejnili dosud nejúplnější analýzu příbuznosti milionu druhů rostlin na světě, která převrací dlouholeté teorie o tom, jak první jednobuněčné řasy postupně nabývaly na velikosti a složitosti, až se z nich staly nápadné stromy a květiny, které dnes stojí na vrcholu evoluce rostlin.

Nejpřekvapivější je, že pětileté úsilí o zmapování celého rodokmenu všech rostlin – na němž se podílelo více než 200 vědců z 12 zemí – ukázalo, že vzácná a dosud neznámá tropická květina je nejbližší žijící příbuznou první kvetoucí rostliny na Zemi.

Nečekaný objev vyvrací obě hlavní teorie o tom, jak vypadala první květina, a zřejmě řeší to, co Charles Darwin nazval „odpornou záhadou“, jak rostliny udělaly skok od primitivní zelené jednotvárnosti k plné květní bujnosti. Tato globální proměna podnítila explozi rozmanitosti hmyzu a dalších živočichů i rostlin.

Nová analýza, představená na 16. mezinárodním botanickém kongresu v St Louis, také dochází k šokujícímu závěru, že existují nejméně tři samostatné rostlinné říše, a ne jedna, jak se dnes učí většina středoškoláků.

Zjistila, že rostliny nepronikly na souš přímo z moře, jak se mnozí vědci domnívali, ale ze sladké vody, kde se miliony let připravovaly na náročnou suchozemskou existenci.

A dospěla k závěru, že mnoho čeledí zelených rostlin žijících dnes na souši nepochází z oddělených evolučních výhonků, ale z jediné zelené „Evy“, jejíž blízká příbuzná žije dodnes v nedotčených jezerech stejně jako před více než miliardou let.

Projekt také potvrzuje neintuitivní zjištění, které bylo poprvé navrženo před šesti lety, že houby – včetně kvasinek a hub – jsou lidem příbuznější než rostliny.

„Jedná se o první komplexní, koordinovaný a rozsáhlý pokus o rekonstrukci jedné z hlavních větví života,“ řekl Brent Mishler, profesor integrativní biologie na Kalifornské univerzitě v Berkeley a mluvčí projektu „Deep Green“ financovaného federálními orgány.

Kromě intelektuálního uspokojení, které přináší pochopení příbuznosti světových rostlin, by nové poznatky mohly mít i praktický přínos, řekl Peter Raven, ředitel Missourské botanické zahrady, která týdenní setkání 4 000 botaniků hostí.

Podle Ravena má například smysl, aby se botanici hledající nové léčivé látky zaměřili na rostliny blízce příbuzné těm, o nichž je již známo, že mají léčivé účinky. Tomuto přístupu však brání nedostatek přesného rodokmenu.

Naopak ochránci přírody, kteří se obávají zrychlujícího se vymírání rostlin, chtějí zachovat semena a další genetické zdroje z široké škály rostlin. Aby se však mohli rozhodnout, kam své úsilí soustředit, potřebují vědět, které rostliny představují nejrozmanitější větve botanického rodokmenu.

Experti na hubení plevelů by mohli být schopni účinněji zasáhnout proti nově napadeným druhům, kdyby věděli, kterým druhům jsou noví škůdci příbuzní a jaké druhy přípravků na hubení plevelů na tyto blízké příbuzné fungují.

„Právě schopnost porovnávat dává v biologii všemu smysl,“ řekl Raven.

Novou práci umožnil nedávný pokrok v kladistice, oboru, v němž vědci porovnávají evolučně nejvýznamnější znaky mezi různými organismy, nikoliv ty nejnápadnější, jak to dělali staromódní taxonomové. Porovnáním klíčových znaků, jako jsou tkáně vedoucí vodu nebo tvar květů u různých druhů, živých i zkamenělých, mohou vědci určit, kdy a kde ze stále se diverzifikujícího rodokmenu vyrazily nové „větve“.

Stejně důležité byly pokroky v genomice, oboru, který sleduje změny v uspořádání genů v průběhu tisíciletí, což molekulárním biologům umožňuje sledovat stopy evoluce.

Mishler upozornil, že biologové, kteří se specializují na evoluční klasifikaci, jsou pověstní svou hádavostí a že předložený nový obraz evoluce rostlin se bude jistě měnit s příchodem nových dat a dalších teorií. Na rozdíl od předchozích snah však podle něj „tyto nové rodokmeny skutečně naznačují příbuznost, nikoliv jen povrchní podobnost.“

Nová práce vrhá obzvláště dramatické světlo na vznik kvetoucích rostlin (předpokládá se, že vznikly asi před 135 miliony let) z jejich nekvetoucích předchůdců (kteří dodnes přetrvávají jako borovice a příbuzné rostliny).

Dosud se vědci domnívali, že první květiny se velmi podobaly dnešním magnóliím nebo leknínům, které postrádají mnoho specializovaných částí, jež se vyskytují u modernějších květin. Nikdo netušil, že debatu mezi těmito dvěma tábory rozhodne výskyt ještě primitivnější příbuzné, malé, krémově zbarvené květiny zvané Amborella, jejíž jediný druh žije na ostrově Nová Kaledonie v jižním Pacifiku.

Čtyři skupiny vědců včera nabídly pádné důkazy, že Amborella – zpočátku pravděpodobně opylovaná pravěkými brouky – patří na nejnižší větev rodokmenu kvetoucích rostlin, přičemž všechny ostatní květiny se v historii objevily později a „výše“ v tomto stromu. Kvetoucí rostliny mají oproti ostatním výhodu, protože jejich semena jsou chráněna uvnitř dužnatého plodu.

Jiní badatelé předložili údaje, které ukazují, že zelené rostliny (včetně všech suchozemských rostlin), červené rostliny a hnědé rostliny (většinou řasy a chaluhy) se vyvinuly ze tří různých jednobuněčných rostlin, a proto si zaslouží být považovány za samostatné říše.

Samostatnou říši tvoří také houby, včetně hub a kvasinek. Podle nového systému však byly některé bývalé houby (například takzvané slizové plísně) přesunuty do hnědé rostlinné říše.

„Houby se ořezávají,“ řekl Mishler. „Jsou štíhlejší a zlejší.“

Výzkumníci na setkání také prezentovali údaje, které naznačují, že primitivní jednobuněčné zelené rostliny se před bouří na souši přesunuly do sladké vody. V rybnících se staly mnohobuněčnými, čímž získaly výhodu v podobě buněk, které se mohou specializovat na specifické úkoly, včetně toho, že se naučily zadržovat vodu, což je pro život na souši klíčová taktika přežití.

Mohlo dojít k mnoha útokům na souš, ale pouze jedna linie rostlin přežila a diverzifikovala se do všech dnes známých suchozemských rostlin. Nové údaje naznačují, že matkou této linie, „Evou“ zelených rostlin, bylo něco velmi podobného dnešním tzv. coleochaetám, drobným zeleným rostlinám o velikosti špendlíkové hlavičky a tloušťce pouhé jedné buňky, které vyžadují sladkou vodu zcela prostou škodlivin.

Podle Mishlera může mít lepší pochopení toho, jak rostliny přešly na souš, i praktický přínos. První rostliny, které vylezly na pevnou zem, jednoduché mechy, jsou mimořádně odolné vůči vysychání, dokonce více než vyšší rostliny, které tuto schopnost později v evoluci ztratily. Vědci se nyní snaží u mechů identifikovat geny, které by mohly být vyšlechtěny do plodin, aby byly odolnější vůči suchu.

.