A virágos növények sokféleségének titka

Egy amerikai evolúcióbiológus magyarázatot talált arra a rejtélyre, amelyre Charles Darwin óta próbálnak választ találni a növények evolúciójával foglalkozó tudósok: miért él olyan bámulatosan sokféle zárvatermő virágos növény bolygónkon?

Joe Williams, a knoxville-i Tennessee Egyetem ökológus, evolúcióbiológus kutatója szerint a zárvatermő virágos növények sokféleségének egyik oka, hogy gyorsan és hatékonyan tudják eljuttatni a hímivarsejteket a pollenszemből a petesejtekhez.

Tudományos munkája során Williams fölfigyelt arra, hogy a különféle virágos növények megtermékenyítéséről szóló tanulmányok rendszerint részletesen leírják a megtermékenyítés folyamatát, de nagyon keveset foglalkoznak a megtermékenyítés folyamán lezajló események időtartamával. Williams azt vizsgálta, mennyi idő telik el attól a pillanattól, amikor a pollenszem landol a bibén addig, ameddig a petesejt megtermékenyül. Kutatási eredményeit az amerikai tudományos akadémia folyóiratának (Proceedings of the National Academy of Sciences) online kiadásában jelentette meg.

A magvas növények megtermékenyítéséhez a virág bibéjén landoló pollenszemnek egy csövet (úgynevezett pollentömlőt) kell növesztenie, hogy eljuttassa a hímivarsejtet a petesejthez. A nyitvatermő növények esetében az útvonal rendszerint rövid, mivel a pollentömlőnek el kell pusztítania az útjában álló sejteket, ami időigényes folyamat. A zárvatermő növények esetében azonban a pollentömlők képesek hosszabb utat megtenni a petesejtig, mivel lényegében átpréselődnek a sejtek között. Williams úgy véli, hogy ez alapvető fontosságú a zárvatermő növények sokfélesége szempontjából.

A kutató éveken át gyűjtötte a megtermékenyítéssel kapcsolatos adatokat, majd ezek elemzésekor azt tapasztalta, hogy a zárvatermő virágos növények ősibb leszármazási vonalai - azaz azok, amelyek a zárvatermők törzsfájának alacsonyabban lévő ágain helyezkednek el - rövidebb pollentömlőket növesztenek, mint azok, amelyek tovább haladtak az evolúció útján, és kialakították a ma élő virágos növények széles és színes palettáját.

Ahhoz, hogy az adatok elemzésekor kialakított elképzelését a gyakorlatban is bebizonyítsa, Williams Ausztrália esőerdejébe utazott, ahol egy ősi kúszónövény, az Austrobaileya él magasan a fák koronájában. Azért választotta ezt a növényt - egy új-kaledóniai és egy magasan a Colorado-hegységben élő vízililiom társaságában -, mert ezek a fajok a virágos növények evolúciójának korai szakaszában alakultak ki.

Miután saját kezével porozta be a kúszónövény virágát, Williams azt tapasztalta, hogy ezek az ősibb növények - a zárvatermők újabban kifejlődött fajaival összehasonlítva - rövidebb pollentömlőt növesztenek, és ez a folyamat több időt vesz igénybe, mint a sokkal változatosabb modern fajok esetében. Williams szerint ez azt jelzi, hogy ezek a pollentömlők eddig ismeretlen szerepet játszottak a ma látható mintegy 250 000 virágos növény evolúciójának ösztönzésében.

"Amint ezekben a növényekben kialakult az a képesség, hogy gyorsabban és hosszabb távolságra növesszék a pollentömlőiket, ez fölruházta őket azzal a képességgel is, hogy sokkal nagyobb és összetettebb virágokat, valamint mélyebben fekvő magházat több maggal - azaz nagyobb terméseket - fejlesszenek ki, amilyeneket ma körülöttünk látunk" - jelentette ki a tudós.