顕花植物には、その進化の成功に貢献した独特の特徴があります。種子は外皮と呼ばれる 2 つの覆いに囲まれており、種子が広がる前に十分に保護された状態で成熟することができます。一方、針葉樹などの裸子植物には外皮が 1 つしかありません。しかし、2 番目のシェルはどのようにして開発され、その前身は何だったのでしょうか?この疑問は、進化生物学者や植物学者を長年悩ませてきました。今回、研究者らは、新しく発見された開花植物の前駆体と思われる化石と古くから知られていた化石を分析し、2億5000万年前におそらく第二外皮が出現したと思われる構造を持つ植物があったことを発見した。
現在、すべての陸上植物の約 90 パーセントは、被子植物または被子植物とも呼ばれる顕花植物です。たとえば、針葉樹を含む裸子植物とは対照的に、それらの胚珠は子房に囲まれています。これには、成長する種子を保護する 2 つの覆い (内皮と外皮) があります。一方、裸子植物には外皮がありません。開花植物のこの重要な特徴がどのように進化したかは、長い間謎と考えられてきました。
新旧の化石を分析
南京の中国科学院のGongle Shi氏率いるチームがこの謎を発見した。研究者らは、中国の内モンゴルの石化した泥炭から新たな化石を発見したことが助けとなった。そこで発見された植物は非常によく保存されており、約 1 億 2,600 万年前に成長しました。当時、最初の開花植物はすでに存在していましたが、Shi氏と彼の同僚は、第2の外皮の代わりに進化的に古い特徴、いわゆるキュプラを持った標本に焦点を当てました。これは、第 2 外皮の前駆体として以前に議論された、湾曲したカップ状の構造です。 「しかし、関連する化石に関する情報が不十分なために、これらの解釈は複雑になった」とShiらは書いている。
彼らは新たに発見された化石植物を使用して、クプラの構造を詳細に説明し、古い化石発見との類似点を示しました。これを行うために、彼らは、約 2 億 5,000 万年前の絶滅したカイトニア目の代表者を含む、いくつかの博物館標本を再分析しました。クプラは、種子シダのグループに属するこれらの植物で最初に記載されました。 「重要な問題は、ケイトニアのクプラが他の中生代植物のクプラとどのように関連しているかということです」と著者らは言う。 「この新しい資料は、関連する可能性のある化石の再調査と組み合わせて、いくつかの中生代の植物グループの湾曲したカップがすべて基本的に類似しており、それらの構造が、胚珠の湾曲した形状と第二外皮の発達と一致していることを示しています。被子植物。」
開花植物の古代の親戚
この観察から、Shi らは、クプラは実際には外皮の前駆体であったと結論付けています。彼らの分析により、異なる植物グループ間でコップルの形状に大きな多様性があり、おそらく異なる生殖戦略が示されていることが明らかになりました。それらすべてに共通しているのは、今日でも開花植物の胚珠に見られる湾曲した形状です。基本的な類似性のため、著者らは記載されている植物を血管植物と呼ばれるグループにまとめました。彼らは、中生代の標本を茎の被子植物として特徴づけている。「これらは、他の既存のグループよりも被子植物とより密接な関係にある絶滅した種子植物であり、被子植物の重要な特徴のすべてではないが、1つを備えている」と述べている。研究者たち。さらなる進化の発展を通じて、被子植物は被子植物の代表から出現しました。
フロリダ大学の植物学者で進化生物学者のダグラス・ソルティス氏は、やはりネイチャー誌に掲載された解説の中で、「シー氏らによって記載された化石は顕花植物の直接の祖先には対応しない」と強調している。 「それにもかかわらず、それらは被子植物の起源に関するこれまで欠けていた重要な情報を提供します。しかし、血管藻の起源をさらに解明するには、さらに多くの化石が緊急に必要である。まだ未解決の疑問は、例えば、茎にまだ欠けている開花植物の他のユニークな特徴が、いつ、どのようにして、どのようなものから生じたかである。心皮と雄しべ。
出典: Gongle Shi (中国科学院、南京、中国) 他、Nature、 doi: 10.1038/s41586-021-03598-w
