Ang mga siyentipiko sa Pangwakas na Lutasin ang 'Abominable Mystery' ni Charles Darwin

Sa maraming taon, si Charles Darwin ay pinagmumultuhan ng mga bulaklak. Noong 1859, inilathala ng naturalista ang kanyang pinakasikat na gawain, Sa Pinagmulan ng Species, ang aklat na karaniwang itinuturing na pundasyon ng biology sa ebolusyon. Ngunit 20 taon na ang lumipas, siya ay nababagabag pa rin ng isang malaking bagay: Saan ang ano ba ang ginawa ng lahat ng mga bulaklak mula sa? Sa isang liham sa botanist na si Joseph Dalton Hooker noong 1879, tinawag ni Darwin ang problemang ito ng isang "karumal-dumal na misteryo." Maaaring ito ay tunog na hangal, ngunit hindi talaga maipaliwanag ni Darwin kung paano namumulaklak ang mga halaman - na kilala bilang angiosperms - primitive angiosperms - isang pangkat na kasama ang Pines at Palms.

Ipinakikita sa amin ng fossil record na halos 100 milyong taon na ang nakararaan, noong panahon ng Cretaceous, ang napakaraming mga angiosperm ay dumating sa pinangyarihan at pinalitan ang gymnosperms bilang dominanteng uri ng halaman sa Earth. Ang biglaang kasaganaan ng mga halaman - ang mga ninuno ng modernong lavender, trigo, rosas, magnolia, daisies, at iba pa - ay tumagal ng kontra sa teorya ni Darwin na ang mga bagong species ay lumilitaw na dahan-dahan sa paglipas ng panahon bilang resulta ng mga pumipilit na pressures. Iminumungkahi ng kasalukuyang mga pagpapalagay na ang karamihan sa mga angiosperm ay umunlad sa tabi ng mga insekto o iba pang mga hayop na nagpapalaganap ng mga ito, kung wala ito ay hindi posible na ang mga halaman ay makapagdulot ng mga bunga ng binhi. Ngunit ang mga teorya na ito ay hindi nagpapaliwanag ng epic boom sa mga sinaunang angiosperms.

Sa isang papel na inilathala noong Huwebes sa journal PLOS Biology, isang pares ng mga siyentipiko ang nagpanukala ng isang sagot sa kasuklam-suklam na misteryo kung bakit biglang napalitan ng mga angiosperms ang mga gymnosperm. Si Kevin Simonin, isang katulong na propesor ng ekolohiya at ebolusyon sa San Francisco State University, at si Adam Roddy ay kasalukuyang nagpapatunay na ang lahat ay bumaba sa kahusayan ng mga selula. Ang sikreto sa tagumpay ng angiosperms, sabi nila, ay isang mabilis na pagbabawas ng mga selulang halaman 'simula mga 140 milyong taon na ang nakararaan. Ang pagbabawas nito ay lubhang nadagdagan ang kanilang kahusayan. Sa sandaling ang mga angiosperms ay naging mas mahusay, ang kanilang pangingibabaw sa panlupa ecosystem ay lamang ng isang oras.

Ang koponan ng pananaliksik ay dumating sa konklusyon na ito sa pamamagitan ng pagsusuri sa kamag-anak na sukat ng mga genome sa angiosperms at gymnosperms, pagkatapos ay inihambing ang mga numerong iyon kasama ang kapasidad ng pag-capture ng carbon dioxide ng mga halaman at kahusayan ng paglipat ng likido. Ang mga sukat ng cell ay maaaring mag-iba ng maraming dahil sa iba't ibang mga kadahilanan, ngunit ang laki ng genome ay isang malakas na predictor ng laki ng cell. Samakatuwid, nakumpleto nila, ang isang mas maliit na genome ay nangangahulugang isang mas maliit na cell - at samakatuwid mas maraming mga cell ang maaaring naka-pack sa parehong dami ng halaman tissue, pagpapagana ng isang planta na kumuha ng mas maraming carbon dioxide at tubig, at sa gayon ay gumagawa ng mas maraming carbohydrates na nagbubunga ng enerhiya at nagdudulot ng paglago.

Ang potosintesis ay isang malaking bahagi ng larawang ito, pati na rin, tulad ng alam nating lahat, ang mga halaman ay nangangailangan ng sikat ng araw upang maging tubig at carbon dioxide sa carbohydrates. Natuklasan ng naunang pananaliksik na ang mas mataas na kakayahan ng photosynthetic ng mga angiosperms ay nakatulong sa kanila na maging mas mabilis kaysa sa kanilang mga pinsan sa gymnosperm, ngunit ipinakikita sa bagong pag-aaral na ito kung paano Nakamit ng mga angiosperm ang mataas na antas ng kahusayan.

Kaya kahit na ang coevolution sa mga pollinator ay naglaro ng isang malaking roll sa mga tiyak na mekanismo ng angiosperm ebolusyon, Simonin at Roddy sabihin mayroong isang bagay na karaniwan sa lahat ng mga halaman, isang bagay na mahalaga sa kanilang biophysical architecture, na pinagana ang mga ito upang sakupin ang mundo. Marahil ang pananaliksik na ito ay magtatakda ng isip ni Darwin nang madali. Ngunit mas malamang, magkakaroon lamang siya ng mga bagong tanong.

Abstract: Ang biglang pinagmulan at mabilis na pagkakaiba-iba ng mga halaman sa pamumulaklak sa panahon ng Cretaceous ay matagal na itinuturing na isang "karumal-dumal na misteryo." Habang ang sanhi ng kanilang mataas na pagkakaiba-iba ay higit na maiugnay sa pag-uukol sa mga pollinator at herbivores, ang kanilang kakayahang makaliban sa mga naunang nangingibabaw na mga pako at Ang gymnosperms ay naging paksa ng maraming mga hypotheses. Ang karaniwan sa mga ito ay ang mga angiosperms nag-iisa na binuo dahon na may mas maliit, mas maraming stomata at mas mataas na branching venation network na paganahin ang mas mataas na mga rate ng transpiration, photosynthesis, at paglago. Gayunpaman, kung ang mga angiosperms ay naka-pack ng kanilang mga dahon na may mas maliit, mas masagana stomata at mas maraming veins ay hindi alam ngunit nakaugnay - ipinapakita namin - sa mga simpleng biophysical na limitasyon sa laki ng cell. Tanging angiosperm lineages ang nakaranas ng mabilis na pagbabawas ng genome sa panahon ng maagang Cretaceous period, na nagpapagana ng mga pagbawas sa laki ng cell na kinakailangan upang mag-empake ng higit pang mga veins at stomata sa kanilang mga dahon, na epektibong nagdadala ng aktwal na pangunahing produktibo na mas malapit sa pinakamataas na potensyal nito. Kaya, ang mga angiosperms 'heightened competitive kakayahan ay dahil sa walang maliit na bahagi sa genome downsizing.