Plant Kingdoms’ New Family Tree
Projektet forklarer blomster, identificerer en grøn ‘Eva’

Af Rick Weiss
Washington Post Staff Writer
Torsdag den 5. august 1999; Side A01

Videnskabsfolk offentliggjorde i går den hidtil mest komplette analyse af, hvordan verdens 1 million plantearter er beslægtede med hinanden, og de omstøder dermed de gamle teorier om, hvordan de første encellede alger avancerede i størrelse og kompleksitet for at blive til de prangende træer og blomster, der i dag står på toppen af planteevolutionen.

Det mest overraskende er måske, at det femårige forsøg på at kortlægge hele stamtræet for alle planter – med deltagelse af mere end 200 forskere i 12 lande – har vist, at en sjælden og hidtil ukendt tropisk blomst er den nærmeste levende slægtning til Jordens første blomstrende plante.

Den uventede opdagelse sætter begge de førende teorier om, hvordan den første blomst så ud, over styr og løser tilsyneladende det, som Charles Darwin kaldte det “afskyelige mysterium” om, hvordan planter tog springet fra primitiv grøn monotoni til fuld blomstrende frodighed. Denne globale forvandling gav næring til en eksplosion i mangfoldigheden blandt insekter og andre dyr såvel som blandt planter.

Den nye analyse, der blev præsenteret på den 16. internationale botaniske kongres i St. Louis, kommer også til den rystende konklusion, at der findes mindst tre separate planteriger i stedet for ét, som de fleste gymnasieelever lærer det i dag.

Den viser, at planterne ikke invaderede landjorden direkte fra havet, som mange forskere havde troet, men fra ferskvand, hvor de tilbragte millioner af år med at forberede sig på den barske tilværelse på landjorden.

Og den konkluderer, at de mange familier af grønne planter, der lever på landjorden i dag, ikke nedstammer fra separate evolutionære opkomlinge, men fra en enkelt grøn “Eva”, hvoraf en nær slægtning stadig lever i dag i uberørte søer, som den gjorde for mere end en milliard år siden.

Projektet bekræfter også et kontraintuitivt resultat, som først blev foreslået for seks år siden, nemlig at svampe – herunder gær og svampe – er tættere beslægtet med mennesker end med planter.

“Dette er det første omfattende, koordinerede, storstilede forsøg på at rekonstruere en af livets vigtigste grene”, siger Brent Mishler, professor i integrativ biologi ved University of California i Berkeley og talsmand for det føderalt finansierede “Deep Green”-projekt.

Bortset fra den intellektuelle tilfredsstillelse, der følger med at forstå, hvordan verdens planter er beslægtede, kan de nye resultater have praktiske fordele, sagde Peter Raven, direktør for Missouri Botanical Garden, som er vært for det ugelange møde for 4.000 botanikere.

For eksempel, sagde Raven, giver det mening for botanikere, der søger nye medicinske forbindelser, at fokusere på planter, der er nært beslægtede med dem, der allerede er kendt for at have terapeutiske egenskaber. Men denne fremgangsmåde er blevet hæmmet af manglen på et nøjagtigt stamtræ.

Omvendt ønsker bevaringsforkæmpere, der er bekymrede over den accelererende udryddelse af planter, at bevare frø og andre genetiske ressourcer fra en bred vifte af planter. Men for at kunne beslutte, hvor de skal koncentrere deres indsats, er de nødt til at vide, hvilke planter der repræsenterer de mest forskellige grene af det botaniske stamtræ.

Eksperter i ukrudtsbekæmpelse ville måske kunne iværksætte mere effektive angreb mod nyligt invaderende arter, hvis de vidste, hvilke arter de nye skadedyr er beslægtede med, og hvilke typer ukrudtsbekæmpelsesmidler der virker på disse nære slægtninge.

“Det er evnen til at sammenligne, der giver mening til alt i biologien,” sagde Raven.

Det nye arbejde blev muliggjort af de seneste fremskridt inden for kladistik, et område, hvor forskere sammenligner de mest evolutionært relevante træk blandt forskellige organismer i stedet for de mest åbenlyse, som gammeldags taxonomer gjorde. Ved at sammenligne nøgleegenskaber som f.eks. vandledende væv eller blomsterform hos forskellige levende og fossile arter kan forskerne afgøre, hvornår og hvor nye “grene” brød ud af det stadigt diversificerende stamtræ.

Det har været lige så vigtigt at gøre fremskridt inden for genomikken, et område, der følger ændringer i genarrangementer gennem årtusinder, så molekylærbiologerne kan spore evolutionens fodspor.

Mishler advarede om, at biologer, der specialiserer sig i evolutionær klassifikation, er notorisk kontroversielle, og at det nye billede af planteevolutionen, der præsenteres, helt sikkert vil ændre sig, efterhånden som nye data kommer frem, og andre teorier bliver fremsat. Men i modsætning til tidligere forsøg, sagde han, “viser disse nye stamtræer virkelig slægtskab, ikke blot overfladisk lighed.”

Det nye arbejde kaster især dramatisk lys over fremkomsten af blomstrende planter (som menes at være opstået for ca. 135 millioner år siden) fra deres ikke-blomstrende forgængere (som i dag stadig eksisterer som fyrretræer og beslægtede planter).

Hertil havde forskerne hidtil troet, at den første blomst lignede enten nutidens magnolier eller vandliljer, som begge mangler mange af de specialiserede dele, der findes i mere moderne blomster. Ingen havde anet, at debatten mellem disse to lejre ville blive afgjort af fremkomsten af en endnu mere primitiv slægtning, en lille, cremefarvet blomst kaldet Amborella, hvoraf en enkelt art lever på øen Ny Kaledonien i det sydlige Stillehav.

Fire grupper af forskere fremlagde i går stærke beviser for, at Amborella — sandsynligvis bestøvet i begyndelsen af forhistoriske biller — hører til på den nederste gren af det blomstrende plantefamilietræ, mens alle andre blomster optræder senere i historien og “højere” oppe i dette træ. Blomstrende planter har en fordel i forhold til andre, fordi deres frø er beskyttet inde i en kødfuld frugt.

Andre forskere fremlagde data, der viser, at grønne planter (herunder alle landplanter), røde planter og brune planter (for det meste alger og tang), udviklede sig fra tre forskellige encellede planter, og derfor fortjener at blive betragtet som individuelle riger.

Svampene, herunder svampe og gær, udgør også et selvstændigt rige. Men under det nye system er nogle tidligere svampe (f.eks. de såkaldte slimskimmelsvampe) blevet flyttet til det brune planterige.

“Svampene er blevet trimmet ned,” sagde Mishler. “De er blevet slankere og mere onde.”

Forskere på mødet præsenterede også data, der viser, at primitive, encellede grønne planter flyttede til ferskvand, før de stormede landjorden. I damme blev de flercellede og fik den fordel at have celler, der kan specialisere sig i bestemte opgaver, herunder at lære at holde på vandet, hvilket er en afgørende overlevelsestaktik for livet på land.

Der kan have været mange angreb på landjorden, men kun én plantelinje overlevede og diversificerede sig til alle de landplanter, vi kender i dag. Nye data viser, at moderen til denne linje, de grønne planters “Eva”, var noget, der minder meget om nutidens såkaldte coleochaetes, små grønne planter på størrelse med et knappenålshoved og kun én celle tyk, som kræver ferskvand, der er helt fri for forurenende stoffer.

Der kan komme nogle praktiske fordele ud af en bedre forståelse af, hvordan planterne klarede overgangen til landjorden, siger Mishler. De første planter, der klatrede op på fast grund, de simple mosser, er overordentlig modstandsdygtige over for udtørring, endnu mere end de højere planter, som mistede noget af denne evne senere i evolutionen. Forskerne forsøger nu at finde frem til gener i mosserne, som man kan avle ind i afgrøder for at gøre dem mere modstandsdygtige over for tørke.