05.06.2011

Эволюционному успеху кактусов способствовало глобальное похолодание

По словам учёных, кактусы появились уже приспособленными к засухам, но эволюционный расцвет этой группы наступил лишь через 10 млн лет после её возникновения, когда похолодание немного «подсушило» климат.

Семейство кактусов возникло 35 млн лет назад, но долгое время существовало как бы в подполье, утверждают американские исследователи из Университета Брауна. Видообразование у кактусов было задержано не слишком благоприятными климатическими условиями; другими словами, они родились слишком рано.

Учёные сравнивали геном хлоропластов двенадцати видов кактусов с геномами других покрытосеменных растений. 90% всех наземных растений составляют именно цветковые, или покрытосеменные, разнообразие их велико, но кактусы всё же представляют собой нечто особенное. Вот учёные и заинтересовались происхождением этого семейства. А геном хлоропластов (растительных органелл, в которых осуществляется фотосинтез) был выбран для построения генеалогического древа потому, что их ДНК наиболее консервативна — а значит, с максимальной ясностью говорит о родственных связях разных групп растений.

Оказалось, что само по себе семейство кактусовых старо, но большинство видов относительно молодо. После того как кактусы приобрели все свои характерные для суккулентов черты (водозапасающие ткани, неглубокая корневая система и т. д.), они долгое время существовали довольно небольшой группой. Толчком к масштабному видообразованию послужили заметные экологические перетряски в климате Земли, и тогда настал звёздный час не только для кактусов, но и для других любителей сухости вроде алоэ и североамериканских агав.

Время расцвета кактусов было временем похолодания. Из-за понижения температуры уменьшилось общее количество осадков по всей планете. С другой стороны, тогда же, как считают, упало содержание углекислого газа в атмосфере. Это дало шанс растениям, осуществлявшим фотосинтез по С4-типу, при котором затраты углекислого газа на фотосинтез уменьшаются. (Сейчас растения с таким типом фотосинтеза занимают тропический пояс и составляют 20% растительного покрова Земли; в жарком климате им приходится держать закрытыми устьица, через которые в растения и попадает СО₂.)

Вот так кактусы и вышли из своего «гетто», где пребывали в течение 10 млн лет. Как подчёркивают учёные в статье, опубликованной в журнале PNAS, распространению помогли не какие-то «инновации», выработавшиеся у группы, а глобальные климатические изменения, для которых пригодились уже созданные кактусами приспособления. Один из не таких уж редких случаев, когда живые организмы играют с окружающей средой на опережение.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА