Ботаники подозревали эту возможность с 1980 года, но у сторонников не было доказательств. Теперь Джеспер Хархольт из Carlsberg Laboratory и Ойвинд Моэструп из Копенгагенского университета и Питер Ульвсков представляют генетические и морфологические доказательства, подтверждающие теорию. Примечательно, что черты, которые наземные растения используют для выживания на суше сегодня, хорошо сохраняются у некоторых видов зеленых водорослей.Сотрудничество началось, когда Хархольт и Ульвсков изучали эволюцию клеточной стенки растений, которая долгое время считалась ключевой адаптацией к земному образу жизни, поскольку она обеспечивает поддержку организма растениям, растущим под действием силы тяжести.
«Мы поняли, что водоросли имеют клеточную стенку, аналогичную клеточной стенке земных растений, что казалось необычным, потому что древние водоросли предположительно росли в воде», — говорит Хархольт, научный руководитель лаборатории Carlsberg. «Затем мы начали искать другие признаки, которые подтверждали бы идею о том, что водоросли действительно были на суше, прежде чем они превратились в наземные растения».Работая с Моэструпом, экспертом по водорослям, они также исследовали структуры (или, скорее, их потерю), которые трудно объяснить, если водоросли жили только в воде. Например, некоторые зеленые водоросли утратили жгутики, напоминающие хлысты органеллы, которые помогают одноклеточным организмам перемещаться в воде. У всех водорослей, которые являются близкими родственниками наземных растений, больше нет глазного пятна, которое они использовали бы, чтобы плыть к свету.
Характеристики клеточной стенки в сочетании с недавно секвенированным геномом наземных зеленых водорослей Klebsormidium (опубликовано в 2014 г., doi: 10.1038 / ncomms4978) показали, что эта зеленая водоросль имеет ряд общих генов с наземными растениями, связанных с толерантностью к свету и засухе. Имея в наличии генетические данные, мы знаем, что признаки возникли линейно, а не в результате конвергентной эволюции.Если их теория выдержит тщательную проверку, она изменит то, что цитируется в учебниках более века.
Идея о том, что растения прыгали с воды на сушу, приписывают ботанику Фредерику Орпену Бауэру, хотя неясно, был ли это его предполагаемый аргумент. В своем фолианте 1908 года «Происхождение наземной флоры» он просто предположил, что «изобретение» чередующихся жизненных циклов предоставило ранним наземным растениям платформу — спорофит — для эволюционных экспериментов и, таким образом, приспособляемости.
«Со всеми имеющимися у нас геномными и морфологическими данными очень трудно объяснить с точки зрения эволюции, как водоросли жили в воде вплоть до наземных растений», — говорит Ульвсков из Копенгагенского Департамента наук о растениях и окружающей среде. «Мы должны перевернуть это мышление с ног на голову — теперь у нас есть доказательства».Самая большая задача исследователей будет заключаться в том, чтобы доказать, что период преадаптации привел к сложным клеточным стенкам наземных растений (хотя для формирования этого благоприятного для наземных видов клеточного покрытия требовалось около 250 новых генов, что помогает в их случае). Они считают, что эти наземные зеленые водоросли были достаточно развитыми, чтобы выжить на песчаных поверхностях, питаясь дождем как источником влажности.
Но с небольшой летописью окаменелостей — существуют только споры, относящиеся к этому периоду эволюционной истории — им придется в значительной степени полагаться на генетику, чтобы выдвигать свои аргументы.«Для меня странно то, что если эти зеленые водоросли долгое время были наземными, почему так мало этих видов все еще существует?» — говорит Моэструп, биолог-эволюционист. «Это могло быть потому, что они все проиграли, но, возможно, однажды мы найдем больше зеленых водорослей этой линии».
«Вы должны быть терпеливыми и иногда преследовать свои сумасшедшие идеи, даже если они отличаются от догматического мышления в этой области», — добавляет Хархольт. «Если вы накопите достаточно доказательств, в какой-то момент вы поймете, что правы».