Plant Kingdoms’ New Family Tree
Project Explains Flowers, Identifies a Green ’Eve’

By Rick Weiss
Washington Post Staff Writer
Thursday, August 5, 1999; Sivu A01

Tutkijat julkaisivat eilen tähän mennessä täydellisimmän analyysin siitä, miten maailman miljoona kasvilajia ovat sukua toisilleen, ja kumosivat pitkäaikaiset teoriat siitä, miten ensimmäiset yksisoluiset levät kehittyivät kooltaan ja monimutkaisuudeltaan niin, että ne muuttuivat näyttäviksi puiksi ja kukiksi, jotka ovat nykyään kasvien evoluution huipulla.

Mahdollisesti kaikkein yllättävintä on se, että viisivuotisessa yrityksessä kartoittaa kaikkien kasvien koko sukupuu – johon osallistui yli 200 tutkijaa 12 maassa – on todettu, että harvinainen ja aiemmin tuntematon trooppinen kukka on lähin elävä sukulainen maapallon ensimmäiselle kukkivalle kasville.

Yllättävä löytö kumoaa molemmat johtavat teoriat siitä, miltä ensimmäinen kukka näytti, ja se ilmeisesti ratkaisee sen, mitä Charles Darwin kutsui ”hirvittäväksi salaisuudeksi” siitä, miten kasvit tekivät harppauksen alkukantaisesta vihreästä yksitoikkoisuudestaan täyteen kukkaiseen loistokkuuteen. Tämä maailmanlaajuinen muutos sai aikaan räjähdysmäisen monimuotoisuuden kasvun niin hyönteisten ja muiden eläinten kuin kasvienkin keskuudessa.

Uusi analyysi, joka esiteltiin 16. kansainvälisessä kasvitieteellisessä kongressissa St. Louisissa, päätyy myös järkyttävään johtopäätökseen, jonka mukaan on olemassa ainakin kolme erillistä kasvikuntaa eikä yksi, kuten useimmille lukiolaisille nykyään opetetaan.

Siinä todetaan, että kasvit eivät tunkeutuneet maalle suoraan merestä, kuten monet tiedemiehet olivat luulleet, vaan makeasta vedestä, jossa ne viettivät miljoonia vuosia valmistautuen maanpäällisen elämän ankaruuteen.

Ja siinä päädytään siihen, että monet nykyään maalla elävät vihreiden kasvien suvut eivät ole polveutuneet erillisistä evolutiivisista tulokkaista vaan yhdestä ainoasta vihreästä ”Eevasta”, jonka lähisukulainen elää vielä nykyäänkin koskemattomissa järvissä, niin kuin se teki jo yli miljardi vuotta sitten.

Projekti vahvistaa myös kuusi vuotta sitten ensimmäisen kerran esitetyn intuitiivisen havainnon, jonka mukaan sienet – mukaan lukien hiiva ja sienet – ovat läheisempää sukua ihmisille kuin kasveille.

”Tämä on ensimmäinen kattava, koordinoitu ja laajamittainen yritys rekonstruoida yksi elämän päähaaroista”, sanoo Brent Mishler, Kalifornian yliopiston Berkeleyn integraatiobiologian professori ja liittovaltion rahoittaman ”Deep Green” -projektin tiedottaja.

Muutakin kuin älyllistä tyydytystä, joka tulee siitä, että ymmärretään, miten maailman kasvit ovat sukua toisilleen, uusista havainnoista voi olla käytännön hyötyä, sanoi Peter Raven, johtaja Missourin kasvitieteellisestä puutarhasta, joka isännöi viikon mittaista 4000 kasvitieteilijän kokousta.

Ravenin mukaan on esimerkiksi järkevää, että kasvitieteilijät, jotka etsivät uusia lääkkeellisiä yhdisteitä, keskittyvät kasveihin, jotka ovat läheistä sukua niille kasveille, joilla tiedetään olevan terapeuttisia ominaisuuksia. Mutta tätä lähestymistapaa on haitannut tarkan sukutaulun puuttuminen.

Kääntäen, kasvien nopeutuvasta sukupuuttoon kuolemisesta huolissaan olevat luonnonsuojelijat haluavat säilyttää siemeniä ja muita geneettisiä resursseja laajasta kasvivalikoimasta. Mutta päättääkseen, mihin he voivat keskittää ponnistelunsa, heidän on tiedettävä, mitkä kasvit edustavat kasvitieteellisen sukupuun epäyhtenäisimpiä haaroja.

Rikkakasvien torjunta-asiantuntijat saattaisivat pystyä toteuttamaan tehokkaampia hyökkäyksiä vastikään maahan tunkeutuneita lajeja vastaan, jos he tietäisivät, minkälaisten lajien sukulaisuuteen uudet tuholaiset kuuluvat ja minkälaiset rikkaruohojen torjunta-aineet tehoavat kyseisiin lähisukulaisiin.

”Vertailukyky antaa merkityksen kaikelle biologiassa”, Raven sanoi.

Uuden työn tekivät mahdolliseksi viimeaikaiset edistysaskeleet kladistiikassa, joka on ala, jolla tutkijat vertailevat evolutiivisesti merkityksellisimpiä piirteitä eri organismien välillä eikä ilmeisimpiä, kuten vanhanaikaiset taksonomit tekivät. Vertailemalla keskeisiä ominaisuuksia, kuten vettä johtavia kudoksia tai kukan muotoa eri lajeilla, elävillä ja fossiileilla, tutkijat voivat määrittää, milloin ja missä jatkuvasti monipuolistuvasta sukupuusta purkautui uusia ”haaroja”.

Yhtä tärkeää on ollut myös genomiikan edistysaskeleet, eli ala, joka jäljittää geenijärjestelyjen muutoksia vuosituhansien aikana ja antaa molekyylibiologeille mahdollisuuden jäljittää evoluution jalanjälkiä.

Mishler varoitti, että evoluutioluokitukseen erikoistuneet biologit ovat tunnetusti kiistanalaisia ja että esitetty uusi kuva kasvien evoluutiosta tulee varmasti muuttumaan, kun uutta tietoa saadaan ja muita teorioita esitetään. Mutta toisin kuin aiemmat pyrkimykset, hän sanoi, ”nämä uudet sukupuut todella osoittavat sukulaisuutta, eivät vain pinnallista samankaltaisuutta.”

Uusi työ valaisee erityisen dramaattisesti kukkivien kasvien (joiden uskotaan syntyneen noin 135 miljoonaa vuotta sitten) syntyä ei-kukkivista edeltäjistään (jotka säilyvät nykyään mäntyinä ja sukulaiskasveina).

Tähän asti tutkijat olivat ajatelleet, että ensimmäinen kukka muistutti läheisesti joko nykyisiä magnolioita tai vesililjoja, joista molemmista puuttuu monia nykyaikaisemmista kukista löytyviä erikoistuneita osia. Kukaan ei ollut aavistanut, että näiden kahden leirin välinen kiista ratkaistaisiin vielä alkukantaisemman sukulaisen, pienen, kermanvärisen kukan nimeltä Amborella, jonka yksi laji elää eteläisen Tyynenmeren saarella Uudessa-Kaledoniassa.

Neljä tutkijaryhmää tarjosi eilen vahvan todisteen siitä, että Amborella – jonka pölyttäjinä toimivat luultavasti esihistorialliset kovakuoriaiset – kuuluu kukkivien kasvien sukupuun alimpaan oksaan, ja että kaikki muut kukat ovat ilmaantuneet historiassa myöhäisemmällä iällä ja ovat nousseet tuossa puun korkeammalle. Kukkivilla kasveilla on etulyöntiasema muihin nähden, koska niiden siemenet ovat suojassa lihaisan hedelmän sisällä.

Toiset tutkijat esittivät tietoja, jotka osoittavat, että vihreät kasvit (mukaan lukien kaikki maakasvit), punaiset kasvit ja ruskeat kasvit (enimmäkseen levät ja merilevät) ovat kehittyneet kolmesta erilaisesta yksisoluisesta kasvista, ja siksi ne ansaitsevat tulla pidetyiksi erillisinä valtakuntina.

Sienet, mukaan lukien sienet ja hiiva, muodostavat myös itsenäisen valtakunnan. Mutta uudessa järjestelmässä jotkin entiset sienet (kuten niin sanotut limasienet) on siirretty ruskeiden kasvien valtakuntaan.

”Sieniä karsitaan”, Mishler sanoi. ”Ne ovat laihempia ja ilkeämpiä.”

Kokouksessa tutkijat esittelivät myös tietoja, jotka osoittavat, että alkukantaiset yksisoluiset vihreät kasvit siirtyivät makeaan veteen ennen kuin rynnistivät maalle. Lammikoissa niistä tuli monisoluisia, ja ne saivat etulyöntiaseman, koska niillä oli soluja, jotka pystyivät erikoistumaan tiettyihin tehtäviin, kuten oppimaan, miten pidättää vettä, mikä on elintärkeä selviytymistaktiikka elämälle maalla.

Monia hyökkäyksiä maalle on saattanut tapahtua, mutta vain yksi kasvilinja säilyi hengissä monipuolistuakseen kaikiksi nykyisin tunnetuiksi maakasveiksi. Uudet tiedot osoittavat, että tuon linjan äiti, viherkasvien ”Eeva”, oli jotain hyvin samankaltaista kuin nykyiset niin sanotut koleokkeetit, pienet, nuppineulanpään kokoiset ja vain yhden solun paksuiset viherkasvit, jotka vaativat makeaa vettä, jossa ei ole lainkaan epäpuhtauksia.

Joitakin käytännön hyötyjä voi olla siitä, että ymmärretään paremmin, miten kasvit onnistuivat siirtymisessä maalle, Mishler sanoi. Ensimmäiset maalle kiivenneet kasvit, yksinkertaiset sammalet, kestävät kuivumista erittäin hyvin, jopa paremmin kuin korkeammat kasvit, jotka menettivät osan tästä kyvystä myöhemmin evoluution aikana. Tutkijat yrittävät nyt löytää sammalista geenejä, joita voitaisiin jalostaa viljelykasveihin, jotta ne olisivat kuivuutta paremmin kestäviä.