Növénybirodalmak új családfája
Projekt magyarázza a virágokat, azonosítja a zöld “Évát”

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

A tudósok tegnap közzétették az eddigi legteljesebb elemzést arról, hogy a világ 1 millió növényfajtája hogyan kapcsolódik egymáshoz, megdöntve a régóta fennálló elméleteket arról, hogy az első egysejtű algák hogyan fejlődtek méretben és összetettségben, hogy a növényi evolúció csúcsán álló mai mutatós fákká és virágokká váljanak.

A legmeglepőbb talán az, hogy a növények teljes családfájának feltérképezésére irányuló ötéves erőfeszítés – amelyben 12 ország több mint 200 tudósa vett részt – megállapította, hogy egy ritka és eddig nem ismert trópusi virág a Föld első virágos növényének legközelebbi élő rokona.

A váratlan felfedezés mindkét vezető elméletet felforgatja arról, hogy hogyan nézett ki az első virág, és látszólag megoldja azt, amit Charles Darwin “förtelmes rejtélynek” nevezett, hogy a növények hogyan jutottak el a primitív zöld egyhangúságból a teljes virágos pompába. Ez a globális átalakulás a rovarok és más állatok, valamint a növények sokféleségének robbanásszerű növekedéséhez vezetett.

A St. Louisban megrendezett 16. Nemzetközi Botanikai Kongresszuson bemutatott új elemzés arra a megdöbbentő következtetésre jutott, hogy legalább három különálló növénybirodalom létezik, nem pedig egy, ahogy azt a legtöbb középiskolás diáknak ma tanítják.

Megállapítja, hogy a növények nem közvetlenül a tengerből hatoltak be a szárazföldre, ahogy azt sok tudós gondolta, hanem az édesvízből, ahol évmilliókat töltöttek a szárazföldi lét megpróbáltatásaira való felkészüléssel.

És arra a következtetésre jut, hogy a ma a szárazföldön élő zöld növények számos családja nem különálló evolúciós újoncoktól származik, hanem egyetlen zöld “Évától”, amelynek egy közeli rokona ma is ugyanúgy az érintetlen tavakban él, mint több mint egymilliárd évvel ezelőtt.

A projekt megerősíti azt a hat évvel ezelőtt először felvetett ellentmondásos megállapítást is, hogy a gombák – beleértve az élesztőt és a gombákat – közelebbi rokonságban állnak az emberekkel, mint a növényekkel.

“Ez az első átfogó, összehangolt, nagyszabású kísérlet az élet egyik fő ágának rekonstrukciójára” – mondta Brent Mishler, a Berkeley-i Kaliforniai Egyetem integratív biológia professzora és a szövetségi finanszírozású “Deep Green” projekt szóvivője.

A világ növényeinek rokonsági viszonyainak megértéséből fakadó intellektuális kielégülésen túl az új eredményeknek gyakorlati haszna is lehet, mondta Peter Raven, a 4000 botanikus egyhetes találkozójának otthont adó Missouri Botanikus Kert igazgatója.

Raven szerint például az új gyógyhatású vegyületeket kereső botanikusoknak érdemes olyan növényekre összpontosítaniuk, amelyek szorosan rokonok azokkal, amelyekről már ismert, hogy terápiás tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezt a megközelítést azonban akadályozza a pontos családfa hiánya.

A növények gyorsuló kihalása miatt aggódó természetvédők viszont a növények széles köréből származó magokat és más genetikai erőforrásokat akarnak megőrizni. De ahhoz, hogy eldönthessék, hová összpontosítsák erőfeszítéseiket, tudniuk kell, mely növények képviselik a botanikai családfa legkülönbözőbb ágait.

A gyomirtó szakemberek talán hatékonyabban tudnának támadni az újonnan behatoló fajok ellen, ha tudnák, hogy az új kártevők mely fajokkal állnak rokonságban, és milyen gyomirtó szerek hatnak ezekre a közeli rokonokra.

“Az összehasonlítás képessége az, ami a biológiában mindennek értelmet ad” – mondta Raven.”

Az új munkát a kladisztika legújabb fejlődése tette lehetővé, egy olyan terület, ahol a tudósok a különböző szervezetek között az evolúciós szempontból legfontosabb tulajdonságokat hasonlítják össze, nem pedig a legnyilvánvalóbbakat, mint a régimódi taxonómusok tették. A kulcsfontosságú tulajdonságok, például a vízvezető szövetek vagy a virág alakjának összehasonlításával a különböző élő és megkövült fajoknál a tudósok meg tudják határozni, hogy mikor és hol törtek ki új “ágak” a folyamatosan diverzifikálódó családfából.

Az ugyanilyen fontos előrelépések a genomikában is történtek, amely terület a génelrendezésben évezredek alatt bekövetkező változásokat követi nyomon, lehetővé téve a molekuláris biológusok számára, hogy nyomon kövessék az evolúció nyomvonalát.

Mishler figyelmeztetett, hogy az evolúciós osztályozásra szakosodott biológusok köztudottan vitatkoznak, és hogy a növények evolúciójáról bemutatott új kép biztosan változni fog, amint újabb adatok érkeznek és más elméletek kerülnek elő. De ellentétben a korábbi erőfeszítésekkel, mondta, “ezek az új családfák valóban rokonságot jeleznek, nem csak sekélyes hasonlóságot.”

Az új munka különösen drámai fényt vet a virágos növények (amelyekről úgy vélik, hogy körülbelül 135 millió évvel ezelőtt keletkeztek) kialakulására nem virágos elődeikből (amelyek ma fenyőfák és rokon növények formájában élnek tovább).

A tudósok eddig úgy gondolták, hogy az első virág nagyon hasonlít a mai magnóliákra vagy tavirózsákra, amelyekből mindkettőből hiányzik számos olyan speciális rész, amely a modernebb virágokban megtalálható. Senki sem sejtette, hogy a két tábor közötti vitát egy még kezdetlegesebb rokon, egy kicsi, krémszínű virág, az Amborella megjelenése fogja eldönteni, amelynek egyetlen faja a Csendes-óceán déli részén, Új-Kaledónia szigetén él.

Tudósok négy csoportja tegnap erős bizonyítékkal szolgált arra, hogy az Amborella – amelyet először valószínűleg őskori bogarak poroztak be – a virágos növények családfájának legalsó ágára tartozik, az összes többi virág pedig a történelem során később és “feljebb” jelent meg ezen a fán. A virágos növények előnyben vannak a többiekkel szemben, mert magjaik egy húsos termésen belül védve vannak.

Más kutatók olyan adatokat mutattak be, amelyek szerint a zöld növények (beleértve az összes szárazföldi növényt), a vörös növények és a barna növények (főként algák és tengeri moszatok) három különböző egysejtű növényből fejlődtek ki, és így megérdemlik, hogy önálló királyságnak tekintsük őket.

A gombák, beleértve a gombákat és az élesztőket, szintén önálló királyságot alkotnak. Az új rendszer szerint azonban néhány korábbi gomba (például az úgynevezett nyálkás penészgombák) átkerült a barna növények birodalmába.

“A gombák le vannak nyirbálva” – mondta Mishler. “Karcsúbbak és gonoszabbak.”

A találkozón a kutatók olyan adatokat is bemutattak, amelyek arra utalnak, hogy a primitív, egysejtű zöld növények az édesvízbe költöztek, mielőtt megrohamozták a szárazföldet. A tavakban többsejtűvé váltak, így előnyükre vált, hogy a sejtjeik speciális feladatokra specializálódtak, többek között megtanulták, hogyan tartsák meg a vizet, ami a szárazföldi élet számára létfontosságú túlélési taktika.

Sok támadás érhette a szárazföldet, de csak egyetlen növényvonal maradt életben, amelyből a ma ismert összes szárazföldi növény diverzifikálódott. Az új adatok arra utalnak, hogy ennek a vonalnak, a zöld növények “Évájának” az anyja valami nagyon hasonló volt a mai úgynevezett coleochaetákhoz, a gombostűfej nagyságú és mindössze egy sejt vastagságú apró zöld növényekhez, amelyeknek friss, szennyező anyagoktól teljesen mentes vízre van szükségük.

Mishler szerint bizonyos gyakorlati előnyök származhatnak abból, ha jobban megértjük, hogyan sikerült a növényeknek a szárazföldre való átmenet, mondta Mishler. Az első növények, amelyek felmásztak a szárazföldre, az egyszerű mohák, rendkívül ellenállóak a kiszáradással szemben, még jobban, mint a magasabb rendű növények, amelyek az evolúció során később elvesztették e képességük egy részét. A tudósok most olyan géneket próbálnak azonosítani a mohákban, amelyeket be lehetne tenyészteni a növényekbe, hogy azok szárazságtűrőbbek legyenek.