”Hästsvansar” i kvällssolens sken

Blommor är vackra, men jag tenderar att favorisera de växter som inte är blomväxter. Det har en gång i tiden funnits massor av sådana växtgrupper, men tyvärr har bara några få överlevt till idag. De grupper som fortfarande finns kvar är levermossorna, nålfruktsmossorna, mossorna, lummerväxterna, fräkenväxterna, ormbunkarna, barrträden, kottepalmerna, ginkgoväxterna (som bara har en enda levande art kvar) och så de udda gnetalerna Gnetum, Ephedra och Welwitschia som inte riktigt passar in någonstans. Hur fröväxterna är släkt med varandra, och hur de egentligen ska grupperas, kommer nog forskarna aldrig att riktigt komma överens om. Alltför mycket av bevismaterialet har helt enkelt gått förlorat under de hundratals miljoner år som passerat sedan deras sista gemensamma förfader levde.

De finns också forskare som anser att fräkenväxterna ska räknas som ormbunkar. I den frågan tycker jag personligen att paleontologernas argument stämmer bättre än molekylärbiologernas med de bevis som faktiskt finns, så jag håller fast vid att fräkenväxterna är en egen grupp med en evolutionär historia som sträcker sig flera hundra miljoner år tillbaka i tiden. Faktiska fossil väger i mitt tycke helt enkelt tyngre som bevis än molekylära släktskapsstudier, speciellt eftersom de molekylära studierna inte inkluderar de utdöda växtgrupperna. Men denna fråga är knappast avgjord, utan lär debatteras i många år.

Jag måste säga att jag är speciellt förtjust i fräken. Kanske beror det på att jag gillar det engelska namnet – horsetails. Hästsvansar vore väl ett mycket roligare svenskt namn än fräken! Här är några hästsvansar och ormbunkar fotograferade i kvällssolens sken. Jag älskar verkligen att bo alldeles intill en skog!

ErikaGroth201308sporväxterisidoljusErikaGroth201308sporväxterimotljus

Bland stenar och gamla ben

Det är ju inte alla semesterdagar som solen är framme. Idag har regnet öst ner. För att fördriva tiden passade jag på att titta in på Evolutionsmuseets paleontologiavdelning. Jag måste säga att detta museum verkligen har ryckt upp sig på senare år. Här finns väldigt intressanta samlingar, inklusive Nordens största samling äkta dinosaurieskelett och rester av tidiga Homo erectus från Kina, men när jag först kom till Uppsala var utställningarna inte särskilt inspirerande och helt obegripliga utan djupgående förkunskaper i paleontologi. Numera satsar museet mycket mer på pedagogiska utställningar, även om några av de gamla montrarna med uppradade skelett utan någon begriplig förklaring fortfarande finns kvar på övervåningen.

Min fot är liten jämfört med denna dinosauries.
Min fot är liten jämfört med denna dinosauries.
Som jag sagt någon gång tidigare så anses numera de flesta dinosaurier ha haft en sorts päls av fjädrar.
Som jag sagt någon gång tidigare så anser forskarna numera att många dinosaurier var fjädertäckta. Har för mig att denna modell skulle föreställa en Velociraptor.
Som sig bör i ett paleontologiskt museum finns där massor av skelett.
Som sig bör i ett paleontologiskt museum finns där massor av skelett av diverse stora men utdöda bjässar.
Det pågår för tillfället en utställning om människans ursprung.
Det pågår för tillfället en utställning om människans ursprung.
Jag var väldigt glad att upptäcka att museet numera uppmärksammar även växternas evolution och inte bara djurens.
Jag var väldigt glad att upptäcka att museet numera uppmärksammar även växternas evolution och inte bara djurens. Ungefär så här såg de tidigaste landväxterna som man har hela fossil av ut.
Detta skelett låg i en monter ute i trapphuset.
Detta ormskelett låg i en monter ute i trapphuset.
Som många andra paleontologiska museer har detta även en mineralutställning. Jag var egentligen mer på humör för stenar än för fossil idag. Här ett vackert exempel på malakit.
Som många andra paleontologiska museer har även detta en mineralutställning. Jag var egentligen mer på humör för stenar än för fossil idag. Här ett vackert exempel på det kopparhaltiga mineralet malakit.
Sand som förstelnats i fina former.
Sand som förstelnats i en vacker, geometrisk form. Det är ganska vanligt att mineralers yttre form avspeglar kristallstrukturen på atomnivå, vilket ger den här typen av regelbundna, geometriska former. Fast i detta fall är det väl snarare en bergart än ett mineral.
Mer fina former.
Mineralers yttre form påminner rätt ofta om abstrakta konstverk.
Samma mineral kan ofta se ut på flera olika sätt, vilket gör att jag tycker de är svåra att lära sig identifiera. Här är två olika turmaliner.
Samma mineral kan ofta se ut på flera olika sätt, vilket gör att jag tycker de är svåra att lära sig identifiera. Här är till exempel röd turmalin,  grönaktig turmalin…
...och så den vanliga svarta varianten.
…och svart turmalin.

My beloved Brontosaurus

Brian Switek är en äkta dinosaurienörd. Hans passion för dinosaurier märks tydligt i hans skrivande, både på hans blogg Laelaps och i boken My beloved Brontosaurus, och gör att ett ämne som skulle kunna vara rätt torrt och tråkigt blir underhållande och spännande. Jag är har onekligen ett stort intresse för det mesta som är gammalt, ju äldre desto bättre, men har aldrig haft samma brinnande intresse som Brian för just dinosaurier. Trots det gillar jag den här boken, och jag håller med Brian om att det kanske viktigaste resultatet av de senaste decenniernas dinosaurieforskning är att dinosaurier nu framstår som betydligt mycket mer intressanta och spännande varelser än de gjort tidigare.

Brians bok handlar både om de dinosaurier som en gång existerade i verkligheten och om de som har blivit ikoner inom populärkulturen. Dessa två grupper är båda fascinerande på sitt sätt, men de har inte så mycket gemensamt. Det är här Brontosaurus kommer in i bilden. Denna stora, klumpiga, dumma, träsklevande best har länge varit en av dinosaurievärldens stora kändisar, och var Brians stora favorit som barn. Han blev därför oerhört besviken när han insåg att Brontosaurus aldrig funnits i verkligheten utan skapades av en felaktig ihopmontering av skelettdelar från olika dinosaurier. Brontosaurus används i boken som en symbol för vår bild av dinosaurier, så som vi ser dem på TV, i museer, som leksaker och i reklamen. Så som vi gärna vill att de ska ha varit också i verkligheten.

Vetenskapens syn på dinosaurier stämmer rätt dåligt med populärkulturens bild av dem. För det första så var långt ifrån alla stora reptiler som levde under trias, jura och krita dinosaurier. Dessutom levde inte alla dinosaurier samtidigt. De dök upp under trias, men i början, under 30 miljoner år eller så, hade de en ganska tillbakadragen roll. Först därefter kom deras storhetstid. Denna varade dubbelt så länge (!) som hela den tid som förflutit sedan det berömda massutdöendet i slutet av krita. Och de var varken dumma eller tröga djur.

Det som finns kvar av dinosaurierna är inte mycket. Fossiliserade ben, fjädrar, fotspår, dynga och, om man har riktigt mycket tur, bon och ägg. Skeletten är sällan hela, utan snarare enstaka ben här och där, vilket gör att det ofta är svårt att veta vilka ben som tillhör vilken sorts dinosaurie (därav Brontosaurus-fiaskot). Trots det lite taskiga utgångsläget har forskarna ändå under de senaste decennierna lyckats lära sig rätt mycket om bland annat dinosauriernas sociala liv, deras fysiologi och till och med deras sjukdomar. Förutom skador så plågades de stackars djuren bland annat av parasiter och cancer, vilket man kan se spår av i skeletten.

Det finns däremot mycket man inte kan utläsa ur dinosaurieskelett. Om dinosaurierna hade läten, och hur de i sådana fall lät, är en sådan sak, vilket naturligtvis inte på något sätt hindrat folk från att försöka (åter)skapa dinosaurieläten. En annan sak som Brian påpekar att man inte kan avgöra från dinosaurieskelett är kön. Enda undantaget är om dinosaurien i fråga var gravid när den dog. Åtminstone vissa dinosaurier tog hand om sina ungar, och det brukar förutsättas att det var honornas uppgift, men det är alltså bara en gissning.

Naturligtvis tar Brian också upp det här med fjädrarna. Alla fakta tyder på att de flesta dinosaurier var fluffiga. Fluffet bestod inte av päls utan av fjädrar. Även allas favoritrovdjur T. rex var fluffig. Detta är ett faktum som tagits emot med stor irritation bland de traditionalister som föredrar de klassiska fjälliga dinosaurierna, som exempelvis Steven Spielberg i hans Jurassic Park-filmer. Till och med Brian erkänner att han har lite svårt för vissa rekonstruktioner av fluffiga dinosaurier. Vetenskapen har till och med kommit på en metod för att avgöra vilken färg dinosauriefjädrar hade, vilket jag tycker är jättehäftigt! Fjädrarna finns naturligtvis kvar hos den enda grupp av dinosaurier som överlevde massutdöendet vid slutet av krita, nämligen fåglarna, fast deras fjädrar är specialanpassade för flygning.

Som traditionen bjuder i amerikansk populärvetenskap har författaren en tendens att upprepa sig, men boken är ändå av hanterbar längd. Inbunden, i lite större pocketstorlek, är texten drygt 200 sidor. Och omslaget, som är en utvikningsbar dubbelsidig affisch, är helt underbart kitschigt och gulligt. Det enda jag egentligen har svårt för i denna bok är Brians besatthet av att i rätt stor detalj beskriva hur han kör till olika museer och utgrävningar. Vad har dessa upprepade utläggningar om bilar och vägar med saken att göra?

Pollineringens historia

Att blommo2009_08020166rnas och insekternas evolution har följts åt och drivit på varandra är ingen nyhet, men hur uppstod detta samarbete? Darwins klassiska teori om naturligt urval fungerar utmärkt för att förklara varför samarbetet mellan blommor och pollinerare fortsatte och utvecklades vidare när det väl uppstått, men förklarar inte hur och när samarbetet uppstod till att börja med.

Naturligt urval innebär i korthet att de individer som är bäst anpassade till sin livsmiljö är mest sannolika att få barn som i sin tur överlever till vuxen ålder och själva blir föräldrar. Naturligt urval är en konsekvens av två saker. Att resurserna inte är oändliga och att olika individer av samma art inte är helt identiska och därmed inte har samma förutsättningar. Dessa två observationer kan verka självklara, men dessa enkla insikter har ofta ignorerats och förnekats av religiösa och ideologiska skäl.

Ofta förutsätts det att insektspollinering var en innovation som uppstod med blommorna. Det stämmer inte. De nakenfröiga växterna har också pollen som behöver föras till fröämnena i honkottarna. Idag är barrträd och ginkgo undantagslöst vindpollinerade, men både kottepalmer och gnetaler är insektspollinerade.

Gnetaler producerar söta pollineringsdroppar både han- och honkottar, vilket lockar pollinerare. Kottepalmer producerar också pollineringsdroppar, men de är inte lika söta. Deras pollinerare äter istället pollen och andra växtdelar. Möjligen lockas insekterna till kottarna av att pollineringsdropparna luktar gott (om man är en insekt). Även barrträd och ginkgo har pollineringsdroppar. De utsöndras från fröämnena och används för att suga in pollen i själva fröämnet och att för att få pollenkornen att gro.

Den äldsta fossila växten med anpassningar som associeras med insektspollinering var en fröormbunke som levde under karbonperioden. Insektspollinering blev dock aldrig något dominerande mode bland fröormbunkar som generellt föredrog vindpollinering. Även under Mesozoikum var kottepalmer och gnetaler insektspollinerade, och under senare delen av perioden dök ju blomväxterna också upp, men under Mesozoikum fanns dessutom insektspollinerade barrträd (specifikt familjen Cheirolepidiaceae) och bennettiter. Bennettiterna var en utdöd grupp av fröväxter som hade tvåkönade kottar och två integument i fröämnena. Eftersom deras kottar påminde en aning om blommor har de ofta kopplas till blomväxternas evolution, men hur det ligger till med den saken är inte avgjort.

De nakenfröiga växterna använde alltså insektspollinering långt innan det fanns några blommor. De använder dessutom åtminstone delvis samma sorts signaler som blommorna för att locka pollinerare. Den uppenbara slutsatsen är därför att blomväxterna sannolikt helt enkelt övertog sina pollinerare från de nakenfröiga växterna. Blommornas insektspollinering var inte alls någon innovation! Blomväxterna övertog och vidareutvecklade ett samarbete som redan var gammalt och väl inarbetat. Att blomväxterna och insekterna sedan tillsammans tagit detta samarbete till helt nya höjder är en annan historia.

Kommentar: Gnetaler är mitt egenpåhittade namn på växter i ordningen Gnetales, vilken idag består av de tre släktena Gnetum, Ephedra och Welwitschia. Så vitt jag vet finns det inget etablerat svenskt namn på ordningen, vilket behövs om man ska kunna prata om fröväxternas evolution på svenska.

Referens: Labandeira m.fl. (2007) Pollination drops, pollen, and insect pollination in Mesozoic gymnosperms. Taxon 56, s. 663 (tips: googlar du lite kan du hitta denna artikel som gratis pdf)

Kottar kan också vara hermafroditer!

Blomman är e1107100005n av de största innovationerna i evolutionshistorien. Detta uttalande upprepas i det oändliga när man studerar växtbiologi. Problemet är att man inte vet hur blomman har uppstått, eftersom de äldsta blomfossil som finns redan ser ut som perfekta små blommor! Det råder dock ingen brist på idéer och spekulation om hur det kan ha gått till.

En av de viktigaste skillnaderna (enligt evolutionsbiologerna) mellan blommor och barrträdskottar är att blommor är hermafroditer, d.v.s. de är tvåkönade med både hanliga och honliga reproduktionsorgan i samma struktur. I mitten sitter pistillen (honan) och runt den sitter ståndarna (hanarna). Ordningen med pistillen på toppen och ståndarna runt omkring är mycket stabil. Det finns bara två kända undantag, den mexikanska blomman Lacandonia schismatica och vissa blommor i familjen Hydatellaceae, där ståndarna sitter i mitten omgivna av pistiller.

2010_0515enbär_o_grankottar0057Enkönade blommor bildas genom att pistill eller ståndare aborteras eller så är den ena av dem steril. I barrträden däremot är pollenkottar (hanarna) och frökottar (honorna) helt separerade redan från början. De har till och med olika evolutionära historier bakom sig (lite mer om det finns att läsa under ”Min forskning”). Detsamma gäller de flesta nakenfröiga växter. MEN, det finns undantag! Många barrträd som normalt har enkönade kottar gör ibland istället hermafroditiska kottar, med både pollensäckar och fröfjäll. Hanorganen sitter även här alltid i den nedre delen av kotten och honorganen i den övre delen.

Lluvia Flores-Rentería m.fl. publicerade 2011 en studie i American Journal of Botany där de utförde korsningar för att testa om han- och honorganen i en hermafroditisk tallkotte var fertila. Både pollen och fröämne visade sig fungera som de skulle. Trots att tvåkönade barrträdskottar varit kända åtminstone sedan 1800-talet verkar det inte som att det tidigare slagit någon att testa om dessa kottar verkligen fungerar som de ska när det gäller sex och reproduktion.

Men varför får dessa barrträd plötsligt för sig att göra tvåkönade kottar istället för enkönade? Hur går det egentligen till när det bestäms om det ska bildas pollensäckar eller fröfjäll i det lilla kottanlaget? Man vet sedan tidigare att samma molekyler i både barrträdskottar och blommor bestämmer om de små organanlagen ska bli ett hanorgan eller ett honorgan, så det är åtminstone delvis samma molekylära mekanismer som kontrollerar blommornas och kottarnas utveckling. Men man har fortfarande ingen aning om varför vissa barrträdskottar innehåller både pollensäckar och fröfjäll. Någonting måste vara annorlunda i dessa kottar jämfört med de vanliga kottarna, men vad? På senare år har molekylärbiologerna så smått börjat intressera sig för frågan, men ännu har det inte lett till någon vetenskaplig publikation. Kanske kan denna mystiska mekanism vara en viktig ledtråd till hur det egentligen gick till när blomman bildades?

Vill du veta mer?

Rudall m.fl. (2011). Recurrent abnormalities in conifer cones and the evolutionary origins of flower-like structures. Trends in Plant Science 16(3), s. 151

Flores-Rentería m.fl. (2011) Functional bisporangiate cones in Pinus johannis (Pinaceae): Implications for the evolution of bisexuality in seed plants. American Journal of Botany 98(1), s.130

Frisyrens ursprung

Jag har funderat på en sak. När fick människan hår egentligen? På huvudet alltså. Inga andra apor har huvudhår som bara fortsätter växa. De har i princip samma päls på huvudet som överallt annars. Så när dyker detta hår upp? Hår som inte klipps och kammas blir ju oftast trassligt och risigt och dessutom långt och opraktiskt. Kanske tyckte folk att det var sexigt med hår på huvudet? Något måste i alla fall ha gjort att detta med hår på skallen blev fördelaktigt när det väl uppstått, annars skulle vi ju fortfarande ha vår gamla päls istället.

På museum och TV-dokumentärer där man försöker rekonstruera hur tidigare människoarter och stenåldersmänniskor såg ut har Lucy och de andra i släktet Australopithecus päls som dagens apor. De stolta representanterna av Homo däremot brukar oftast ha hår som vårt. Så vitt jag vet finns det inga belägg för denna skillnad. Det som finns är skallar, minus hår. De äldsta hår man hittat är så vitt jag vet bara några tusen år gammalt, så hur man anser sig veta när håret uppstår och pälsen försvinner är lite av en gåta för mig. Alla dessa modeller, män som kvinnor, har i alla fall prydligt klippta frisyrer! Och männen särskilt har oftast kort, eller möjligen axellångt, hår. Men klippte verkligen Homo erectus håret? Eller började Homo sapiens med det? Och när då i sådana fall?

Fram till för ca 10 000 år sedan var alla människor mer eller mindre nomader. Många verkar bokstavligen ha följt efter maten efter säsong. De hade inga vagnar, dragdjur eller bilar, så de släpade inte runt med särskilt mycket tillhörigheter. Knivar hade de, så de borde väl ha kunnat skära av håret om det behövdes. Men fanns kammar? De kammar man hittat är så vitt jag vet alla från jordbrukssamhällen där folk är bofasta, fast kammar görs ofta av ben, trä eller liknande som inte bevaras lika bra som sten och metall. Så det är inte ju omöjligt att de fanns tidigare också.

Söker man på nätet efter saxens uppfinnare visar det sig att de flesta tror att det var Leonardo da Vinci som uppfann den. Han påstås faktiskt ha uppfunnit det mesta här i världen. Men i verkligheten använde kirurgerna i romarriket saxar som fungerade precis som moderna saxar, även om designen var lite annorlunda. Men saxar görs av metall, och att bearbeta metall har bara jordbruksbefolkningar gjort. Så klippt hår hade de tidiga människorna i alla fall inte!

Så hur länge har folk egentligen haft klippta frisyrer?

Pionjärerna – vem var först?

Tänk dig en växt. Det kan vara blomman i krukan i fönstret eller ett stort träd. Sen börjar du ta bort saker. Bort med blommor, kottar och frukter. Bort med barr och blad. Bort med rötterna. Bort med stammen och all ved. Blev det något kvar? Kanske något i stil med en pytteliten förgrenad pinne med små sporpåsar längst ut på kvistspetsarna.

Så såg faktiskt de första landväxterna man känner till ut. De allra tidigaste spåren av landväxter består av fossila sporer som är från den ordoviciska eran för ca 475 miljoner år sedan. Hur de växterna såg ut vet man naturligtvis inget om. Men fossil av hela, och ytterst små, växter finns från den efterföljande siluriska eran. Och de såg ut just som en liten förgrenad pinne med små sporkapslar i ändarna. Och de hade dessutom ledningskärl.

När man lär sig om växternas evolution verkar berättelsen baseras på det släktträd man får när man gör släktskapsanalyser på dagens växter. Då hamnar alltid bryofyterna (mossorna, nålfruktsmossorna och levermossorna) längst ner vid släktträdets rot, med levermossorna allra längst ner. Sedan kommer lummerväxternas gren. Ovanför dessa finns de tre välkända grenarna ormbunkarna, de nakenfröiga växterna och så blomväxterna. Detta släktträd tänker man sig att det motsvarar en tidsskala med först längst ner och sist längst upp.

Bryofyterna ska alltså komma först! Men var dessa tidiga små pinnar verkligen släkt med dagens mossor? Faktum är att de äldsta mossfossilen är från karboneran, vilket är samma era som de tidiga barrträden. De äldsta levermossfossilen är visserligen äldre, från devontiden, men fortfarande långt senare än de tidigaste växterna.

Eftersom de tidiga landväxterna faktiskt hade sporkapslar på själva växtkroppen och något som åtminstone ser ut som ledningskärl, kan de knappast ha varit bryofyter. Bryofyterna har en helt annan sorts generationsväxling än övriga växter, vilket utesluter dessa två saker. Inte heller är de särskilt lika lummerväxter, som brukar anses vara den äldsta och enklaste formen av kärlväxter.

Vad var då de tidiga landväxterna? Jag tror inte att de tillhör någon av dagens växtgrupper. De verkar ofta t.ex. ha en unik sorts ledningsvävnad. Och det är väl inte så konstigt. Alla organismer förändras med tiden av evolutionen, och det har hänt mycket på alla dessa hundratals miljoner år.

Källor:

Wellman m.fl. (2003) Fragments of the earliest land plants. Nature 425, s. 282

Kenrick & Crane (1997) The origin and early evolution of plants on land. Nature 389, s. 33

Taylor, Taylor & Krings (2009) Paleobotany. The biology and evolution of fossil plants. 2:a uppl. Academic Press