biologi – Sida 16 – Erika Groth

Växterna frodas när Sverige värms upp

Att jordens klimat i genomsnitt blir allt varmare har väl inte gått någon förbi. Och särskilt snabbt går det längst upp i norr, även om det inte alltid känns så när man väntar på att våren ska komma. Man kan ju tycka att ett varmare klimat borde innebära att fler växter trivs här uppe i Norden, och att de dessutom borde växa bättre. Men har detta hänt i verkligheten eller är det bara önsketänkande?

Forskare från ett flertal länder publicerade nyligen en artikel i Nature Climate Change om detta. De har studerat hur växternas tillväxt och temperaturskillnaden mellan årstiderna har förändrats på de norra delarna av jordklotet över 30 år, från 1982 till 2011. De skiljde på det boreala området (65-45 grader nordlig latitud plus skogen längre norrut) och det arktiska området (från 45 grader nordlig latitud till norra ishavet plus tundra längre söderut). De använde sig dels av mätningar på själva marken och dels av satellitbilder, och förändringarna de fann visade sig vara stora.

Temperaturskillnaden mellan sommar och vinter i de arktiska områdena 2011 liknade de som rådde 4 breddgrader längre söderut 30 år tidigare. För de boreala områdena motsvarade skillnaden 5 breddgrader. För vegetationens tillväxt var motsvarande siffror 7 breddgrader för de arktiska och 6 breddgrader för de boreala områdena. Avståndet mellan min nuvarande hemstad Uppsala och min barndomsstad Boden är 6 breddgrader, vilket ger en uppfattning om hur stora skillnader vi talar om.

Bilden kommer från NASA. Gul färg betyder att växternas tillväxt inte förändrats

över tiden. Grön färg betyder att växternas tillväxt har ökat ca 5% per decennium

och rött anger en lika stor minskning. Blått betyder en ökning med ca 10% per

decennium. Sverige är mest grönt med lite inslag av blått.

Årstiderna här i norr har alltså förändrats ganska mycket under de senaste 30 åren. Forskarna har också använt klimatmodeller för att försöka förutsäga vad som kommer att hända i framtiden. De kom fram till att vid slutet på detta sekel kommer temperaturerna att motsvara de som rådde 22 breddgrader längre söderut under 1951-1980. Klimatförutsägelser varierar dock beroende på vem man frågar. Forskarna är visserligen överens om att klimatet på jorden som helhet kommer att bli varmare, men hur mycket varmare det blir och vad som kommer att hända på lokal nivå är oklart. Det är också svårt att förutsäga vad varmare temperaturer betyder för växtligheten. Växterna påverkas ju också av t.ex. vattentillgång, hur ofta det brinner och förekomsten av skadeinsekter.

Referenser:

Xu och Myneni med kollegor. Temperature and vegetation seasonality diminishment over northern lands. Nature Climate Change, publicerad online (innan tryck) 10 mars 2013. DOI: 10.1038/NCLIMATE1836

NASA. Amplified Greenhouse Effect Shifts North’s Growing Seasons

Se också Plants March North av Liz O’Connell på SciLogs

Ett sötare blod – kan man fasta bort problemet?

Dokumentären om periodisk fasta som Vetenskapens värld sände för ett tag sedan har tydligen blivit oerhört populär och helt plötsligt är fastande den nya innegrejen. Innan du hänger på trenden rekommenderar jag dock att du läser Ann Fernholm blogginlägg om programmet. Det var nämligen några saker de ”glömde” att ta upp i dokumentären. Du vill väl göra ett välinformerat val, eller hur?

Dessutom rekommenderar jag starkt Ann Fernholms bok Ett sötare blod – om hälsoeffekterna av ett sekel med socker. Denna bok önskar jag verkligen att alla människor skulle läsa! Här förklarar Ann vad vetenskapen egentligen har att säga om effekterna av socker på hälsan, och (kanske viktigare) hur det kommer sig att de kostråd som så gott som alla människor i hela välden fått höra om och om igen i flera decennier inte är baserade på vetenskap utan på politik. Mycket har skrivits om detta ämne på senare år, men denna bok är av betydligt bättre kvalitet än de övriga jag har läst. Det märks att Ann, med sin bakgrund som forskare, har tillräckliga kunskaper för att klara av att utvärdera det vetenskapliga underlag som finns. Något som de flesta andra författare i genren saknar. Och hon lyckas också undvika myten om ”den svältande grottmänniskan” som de övriga envisas med att svälja med hull och hår och som alltid gör mig som evolutionsbiolog vansinnigt irriterad.

Ett annat exempel på en mycket utförlig genomgång av ämnet är Gary Taubes bok som på amerikanska heter Good Calories, Bad Calories och på brittiska heter The Diet Delusion (det är samma bok med olika namn!). Den är en rejäl tegelsten på 600 sidor, inklusive referenser. Orkar man inte med fullt så mycket så har han också skrivit ett par ganska berömda och mycket läsvärda artiklar i The New York Times (se här och här).

Namiböknens älvringar avslöjade

De flesta artiklar som publiceras i Nature och Science är väldigt avancerade och berör ofta något politiskt aktuellt eller medialt gångbart ämne, men fortfarande dyker det ibland upp lite mer udda historier. Norbert Juergens publicerade en artikel i veckans nummer av Science (vol. 339, s. 1618) med titeln The Biological Underpinnings of Namib Desert Fairy Circles, d.v.s. den biologiska orsaken till Namiböknens älvringar.

Älvringarna i fråga är cirkelformade hål i vegetationen, där mitten av hålet helt saknar växter. Fenomenet påminner en aning om de häxringar som förekommer i svenska trädgårdar och orsakas av svampar, men i häxringar är inte mitten av ringen tom. Vad som orsakat de namibiska älvringarna har tydligen hittills varit ett mysterium. Norbert noterade att älvringarna enbart förekommer på sandiga jordar och verkar fungera som vattenreservoarer under torrperioderna. Vattnet sugs upp av de perenner som växer i en ring runt den bara jorden i mitten.

Norbert misstänkte att fenomenet måste orsakas av något levande och han började noggrant notera vilka djurarter som förekommer i älvringarna. En sandtermit (Psammotermes allocerus) visar sig vara den enda som alltid är närvarande, och den finns dessutom även i älvringar som precis börjat bildas. Sandtermiten gräver sig ner i jorden och äter växtrötterna inne i älvringen, vilket dödar alla växter som försöker växa där. Den fortsätter även att med tiden utöka storleken på älvringen genom att äta av rötterna på växterna längst in. Resultatet av termitens ätande är inga ettåriga växter kan etablera sig på den bara jorden när regnen kommer, och perennerna längs ringkanten skyddas därmed från konkurrens. Gångarna den gräver gör också att vatten lättare tränger ner i jorden när det regnar.

Vad Norbert inte testade var att som ett experiment tillsätta sandtermiten på ett nytt ställe med rätt sorts jord och se om detta får älvringar att bildas även där, vilket skulle ha stärkt hans bevisföring i ämnet. Norberts teori är alltså att termiten är en liten jordbrukare som odlar och försvarar sitt matförråd, eller som Norbert kallar det, den utövar ”active ecosystem engineering”. Kombinationen vatten, frodig växtlighet och småkryp drar även till sig andra arter, så dessa älvringar är närmast små oaser i öknen.

Kronbladen körde fast

I decennier har forskare som försöker ta reda på hur växtkroppen bildas fokuserat stenhårt på generna, men på senare tid har det börjat dyka upp en del intressanta artiklar som lyfter fram de mekaniska krafternas betydelse. En sådan dök upp i senaste numret av Plant Physiology, där japanska forskare studerat muterade backtravsplantor (Arabidopsis thaliana) där kronbladen fastnar mellan foderbladen och ståndarna och inte lyckas växa ut ordentligt. Istället knycklas de ihop och resultatet ser ut ”som bokstaven N” enligt forskarna. Det är väldigt trångt mellan foderbladen och ståndarna även i normala blomknoppar, men där har kronbladen ändå inga problem att knuffa sig fram och växa förbi både foderblad och ståndare. Forskarna testade att plocka bort mutantens foderblad, och det löste problemet. Det tyder på att deformationen av kronbladen verkligen orsakades av att de rent fysiskt fastnade mellan foderbladen och ståndarna och inte av själva mutationen. Varför fastnade då kronbladen i de mutanta blommorna?

Forskarna döpte mutanten till folded petals 1 (fop1) vilket betyder ungefär vikta kronblad, mutant nummer 1. Det visade sig att fop1 har en mutation i en gen som heter WSD11 (och numera också FOP1). WSD11 tillhör en genfamilj som är känd för att vara inblandad i tillverkningen av vax och fett (triglycerider), vilket gav forskarna idén att WSD11 skulle kunna vara inblandad i att tillverka smörjmedel på ytan av kronbladen. Avsaknaden av detta smörjmedel i mutantens blommor skulle kunna förklara varför dess kronblad fastnar. Forskarna kunde visa att proteinet WSD11 verkligen är närvarande i det yttersta cellagret i växande kronblad, vilket stärker hypotesen. De presenterar dock inga faktiska bevis för vad denna gen har för funktion, utan hypotesen är baserad på funktionen hos liknande gener. En alternativ förklaring som författarna själva för fram är att WSD11 skulle kunna göra kronbladens celler mer rigida istället. Vad genens funktion än är så visar studien att fysiskt utrymme och friktion mellan närliggande organ är viktiga faktorer vid bildandet av nya organ, vilket är något som forskare i allmänhet inte tänkt särskilt mycket på.

Referens: Takeda m.fl. (2013) Physical Interaction of Floral Organs Controls Petal Morphogenesis in Arabidopsis. Plant Physiology 161, s. 1242

Bokrecension: The Double Helix

I år är det 60 år sedan upptäckten av DNA-molekylens struktur, vilket slutligen besvarade frågan vad gener egentligen består av. Majoriteten av forskarna hade tidigare trott att svaret var proteiner, inte DNA. Det korrekta svaret kom 1953 i form av en kort artikel i Nature, där de unga och okända vetenskapsmännen James Watson (som just skulle fylla 25) och Francis Crick (ca 10 år äldre) presenterade en modell av DNA-molekylen som de skapat genom att använda byggsatser, kompasser och linjaler. Utmaningen hade varit att få byggsatsmodellen att stämma överens med de experimentella data de hade tillgång till. Särskilt viktiga var de röntgenkristallografiska data från Maurice Wilkins och Rosalind Franklin som publicerades samtidigt som Watsons och Cricks artikel och de märkliga proportioner mellan byggstenarna i DNA som tidigare publicerats av Erwin Chargaff. James Watson fick tillsammans med Francis Crick och Maurice Wilkins Nobelpriset i fysiologi eller medicin 1962 för denna upptäckt. Då hade tyvärr redan den fjärde av nyckelpersonerna bakom upptäckten, Rosalind Franklin, avlidit. Hon dog 1958, bara 37 år gammal. Eftersom Nobelpris bara delas ut till levande personer, var det sålunda bara männen bakom upptäckten som blev belönade.

Några år efter att han fått Nobelpriset skrev James Watson en bok, The Double Helix, om sina minnen av hur det hela gått till. Denna bok har blivit en riktig klassiker inom den populärvetenskapliga litteraturen. Ett av syftena med att skriva boken var att James upplevde att många människor hade en väldigt idealiserad och verklighetsfrämmande bild av hur vetenskap egentligen går till, något som fortfarande är sant. Här försöker han, med ett slagkraftigt och humoristiskt språk, beskriva hur personliga relationer, kulturella fenomen, slump, hämndlystnad och rivalitet ofta har minst lika stor eller till och med större betydelse än logik och den officiella vetenskapliga modellen för hur viktiga vetenskapliga upptäckter egentligen uppstår. Forskare fungerar nämligen, tvärtemot vad många verkar tro, på precis samma sätt som alla andra människor.

James beskrivningar av de personer som var inblandade i det hela är ofta inte särskilt smickrande, speciellt inte av Rosalind Franklin. De tre männen James, Francis och Maurice var alla rädda för Rosalind, som visserligen var exceptionellt duktig på röntgenkristallografi men som de ansåg hade en personlighet som mest påminnde om en folkilsk noshörning. Att Rosalinds dåliga humör orsakades av att hon fick utstå konstant diskriminering p.g.a. sitt kön insåg inte James förrän långt senare. Sin partner, Francis, beskriver han som ett teoretiskt geni som konstant pladdrar men inte producerar särskilt mycket och är något av en besserwisser. Maurice beskrivs som rätt försynt och försiktig. Han är mest upptagen med att försöka hitta något sätt att bli av med Rosalind och han är dessutom rätt ointresserad av byggsatsmodeller.

James har också problem med att få betalt för sitt arbete i Cambridge. Han är i Europa på ett amerikanskt postdocstipendium. Problemet är att reglerna för stipendiet säger att han ska studera biokemi i Köpenhamn. James hade på eget bevåg bestämt sig för att flytta till England istället, där han var betydligt mer framgångsrik än i Köpenhamn. Hans framgångar i England kombinerat med argumentet att hans vistelse i Köpenhamn var meningslös (den danske professorns engelska var obegriplig och att han var dessutom totalt ointresserad av att lära ut någon biokemi för tillfället eftersom hans äktenskap just hade kraschat) imponerar dock inte på stipendiekommittén, som istället försöker tvinga James att flytta till Sverige. Hans försök att hitta försörjning leder till alltmer invecklade bedrägerier. James har också problem med att han ständigt fryser i de dåligt uppvärmda lokalerna och han får dessutom problem med magen av den usla engelska maten. Ung som han är ägnar James också rätt mycket tankemöda åt hur han ska bära sig åt för att få träffa de söta, utländska au pair-flickorna som jobbar i professorsfamiljerna och de franska flickorna som är i Cambridge på språkkurs.

Det hjälper nog om man kan lite biokemi för att hänga med i James beskrivningar av deras upp- och nergångar när det gäller att lista ut DNA-molekylens struktur, men intrigerna, rivaliteten och personbeskrivningarna behöver man ingen biokemi för att förstå. För, som James själv säger i det kanske mest kända citatet från boken,

”One could not be a successful scientist without realizing that, in contrast to the popular conception supported by newspapers and mothers of scientists, a goodly number of scientists are not only narrow-minded and dull, but also just stupid.”

Mykorrhizasvampar ökar skörden

Såg på vetenskapsradions nyhetssida (se också Klotet) att forskare från Schweiz och Colombia tillsammans har kommit fram till att om man preparerar kassavarötterna med extra effektiva mykorrhizasvampar kan man öka skörden med 20% samtidigt som behovet av konstgödsel minskar. Nu kommer detta från en konferenspresentation och inte en publicerad vetenskaplig rapport, så det ska betraktas som preliminära resultat, men det är ändå intressant.

Växter kan med hjälp av fotosyntesen lagra solens energi i form av kolhydrater, som sedan används som byggstenar och energiförråd både av dem själva och av växtätare som djur och svampar. Det behövs dock mer än bara kol, syre och väte för att bygga en kropp. En mycket viktig ingrediens är fosfor, som bland annat ingår i DNA och i de fetter som bygger upp cellernas membran. Växtrötter kan ta upp fosfor själva från jorden i form av oorganiskt fosfat. Problemet är att dessa fosfater har en tendens att fastna i jorden, vilket gör det svårt för rötterna att komma åt dem. Detta är en anledning till att det behövs så mycket konstgödsel för att odla växter.

Majoriteten av alla växter tar dock inte upp särskilt mycket fosfor själva. Istället betalar de en svamp för att göra jobbet åt dem. I den symbios som kallas mykorrhiza tränger svampen in i växtens rot och ger växten näringsämnen (främst fosfor) den tagit upp från jorden. I utbyte får den kolhydrater. Vissa mykorrhizasvampar är till och med så beroende av denna symbios att de bara växer om de har kontakt med rötter, vilket är ganska opraktiskt för forskare som vill studera dem på labbet.

Nästan alla växter har mykorrhizasvampar i sina rötter. Till och med växter som inte har några riktiga rötter utan bara jordstammar (rhizom) eller liknande strukturer samarbetar ändå på detta sätt med mykorrhizasvampar. Faktum är att mykorrhiza verkar vara ett samarbete med extremt gamla anor. Det finns fossila rötter från devonperioden för ungefär 400 miljoner år sedan som innehåller mykorrhizasvampar, och både sporer från tidiga landväxter och från mykorrhizasvampar har hittats från ordovicium. Det senare bevisar i och för sig inte att själva symbiosen verkligen fanns på den tiden, men idén är inte ny. Redan 1975 lanserade Pirozynski och Malloch idén att det krävdes en symbios med en svamp för att växterna skulle kunna ta steget upp på land. Tanken byggde på att när de tidiga växterna flyttade upp på land var jordarna fortfarande för dåligt utvecklade för att växterna skulle kunna ta upp tillräckligt med näring på egen hand. Kanske borde vi inte tänka på växter som individer utan snarare som ett nätverk av sammankopplade växter och svampar…

Hur som helst är det absolut dags att börja tillämpa kunskaperna om mykorrhiza i större skala inom alla sorters växtodling, både i trädgården och på åkern.

För den som vill lära sig om mykorrhiza:

Smith och Read (2008) Mycorrhizal symbiosis, 3:e uppl., Academic Press

Referenser (evolution):

Pirozynski och Malloch (1975) The origin of land plants: a matter of mycotrophism. BioSystems 6, s. 153

Remy m.fl. (1994) Four hundred-million-year old vesicular arbuscular mycorrhizae. PNAS 91, s. 11841

Krings m.fl. (2007) Fungal endophytes in a 400-million-yr-old land plant: infection pathways, spatial distribution, and host responses. New Phytologist 174, s. 648

Redecker m.fl. (2000) Glomalean fungi from the Ordovician. Science 289, s. 1920

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

Blommor och humlor kommunicerar med elektricitet

Blommor ökar sina chanser att bli pollinerade genom att sända ut signaler som når flera olika sinnen samtidigt hos deras pollinerare. Djuren ser färger och former, de luktar på dofterna och deras känsel ger dem information om ytstrukturen. Nu har forskarna upptäckt att humlor har ytterligare ett sinne som de använder för att kunna känna igen blommor. De kan känna formen på blommornas elektriska fält.

Flygande insekter som t.ex. humlor är normalt positivt laddade medan blommor har negativ elektrisk potential. Det finns därför en elektrisk spänning mellan de två när de befinner sig nära varandra. Det är känt sedan tidigare att elektriska fält hjälper till att överföra pollen, och att blommans elektriska potential förändras när den blivit pollinerad. Vad som inte var tidigare känt är att humlor kan avläsa formen och styrkan på blommors elektriska fält och använda denna information för att hitta blommor som ger bra med mat.

Växer är naturligtvis jordade via kontakten med marken, men det finns ändå tillräcklig potentialskillnad mellan blommorna och atmosfären för att ett elektriskt fält ska uppstå. Formen på detta fält beror på blommans form, och skiljer sig alltså åt mellan olika typer av blommor. Det visade sig att humlor kan lära sig känna igen blommor som ger bra med mat baserat enbart på skillnader i blommornas elektriska fält. Dessutom påverkas blommans elektriska potential när det kommer i kontakt med en humla, vilket skulle kunna tala om för nästa humla som kommer flygande att ”här har nyss någon annan varit och ätit”. Den ändras som sagt också när blomman pollinerats, vilket antagligen betyder ”nu är maten slut”.

Dominic Clarke, Heather Whitney, Gregory Sutton och Daniel Robert. Detection and Learning of Floral Electric Fields by Bumblebees. Science, 21 februari 2013. DOI: 10.1126/science.1230883

Se också vetenskapsradion.

Amborella är sekvenserad

I sydvästra Stilla havet, öster om Australien, finns en ögrupp som har en speciell plats i hjärtat hos alla trädälskare – Nya Kaledonien! Här finns många unika och spännande arter av både växter och djur. En mycket viktig sådan för evolutionsbiologerna är det lilla trädet Amborella trichopoda, vilket är den enda arten i släktet Amborella. Det har visat sig att Amborella utgör en egen gren allra längst nere vid roten av de nutida blomväxternas släktträd. Man kan alltså säga att Amborella är en kusin till alla andra nu levande blomväxter.

Nu har en grupp av amerikanska forskare under ledning av Claude W. dePamphilis släppt en preliminär version av Amborellas sekvenserade arvsmassa (www.amborella.org). Detta ger helt nya möjligheter att studera blomväxternas evolution. Alla blomväxter som tidigare fått sina arvsmassor sekvenserade är nämligen antingen enhjärtbladiga växter (t.ex. ris och majs) eller tvåhjärtbladiga växter (t.ex. poppel, sojaböna och äpple), men Amborella tillhör alltså istället en annan, mycket äldre grupp av blomväxter.

Utöver blomväxter har också en lummerväxt (Selaginella moellendorffii) och en mossa (Physcomitrella patens) fått sina arvsmassor sekvenserade. Vad som saknas är en ormbunke och en nakenfröig växt, och så skulle naturligtvis en levermossa också vara bra. Ormbunken får vi nog vänta på, men på andra sidan Atlanten har de faktiskt släppt preliminära versioner även av de sekvenserade arvsmassorna av vitgran (Picea glauca) och loblollytall (Pinus taeda). Tyvärr verkar det vara bara i form av stora nedladdningsbara filer, vilket är alltför ohanterligt förutom för de mest fanatiskt intresserade dataprogrammerarna. Dessa data lär dock med tiden dyka upp i mer hanterligt format. Det stora svenska initiativet att sekvensera arvsmassan hos den svenska granen (Picea abies), som det var sådant ståhej om i media under 2010, har hittills inte genererat några allmänt tillgängliga data, men vi får väl se…

Kottar kan också vara hermafroditer!

Blomman är en 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.

Enkönade 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

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