Zkamenělý exemplář pravděpodobně patří k bylinným barinofytům, neobvyklé vymřelé skupině rostlin, která může být příbuzná kyjatkám, a je jedním z nejkomplexnějších příkladů zdánlivě přechodného stadia reprodukční biologie rostlin. Nový druh, který je starý asi 400 milionů let a pochází z období raného devonu, produkoval spektrum velikostí spor – předchůdce specializovaných strategií suchozemských rostlin, které pokrývají světová stanoviště. Výzkum byl publikován v časopise Current Biology 4. května.

„Obvykle, když vidíme, že se ve fosilním záznamu objevují heterosporické rostliny, tak se prostě objeví,“ řekl hlavní autor studie Andrew Leslie, odborný asistent geologických věd na Stanfordské škole věd o Zemi, energii & a životním prostředí (Stanford Earth). „Myslíme si, že to může být jakýsi snímek tohoto velmi zřídka pozorovaného přechodného období v evoluční historii, kdy vidíme vysokou variabilitu mezi sporami v reprodukční struktuře.“

Významný posun

Jedno z nejdůležitějších časových období pro evoluci suchozemských rostlin, devon, bylo svědkem diverzifikace od malých mechů až po vznosné složité lesy. Vývoj různých velikostí spor neboli heterosporie představuje významnou modifikaci pro řízení rozmnožování – rys, který se později vyvinul v malé a velké verze těchto rozmnožovacích jednotek.

„Vezměte si všechny různé typy pohlavních systémů, které jsou v květinách – to vše je podmíněno tím, že máme oddělené malé spory neboli pyl a velké spory, které jsou uvnitř semen,“ řekl Leslie. „Díky dvěma odděleným velikostním třídám je to efektivnější způsob balení zdrojů, protože velké výtrusy se nemohou pohybovat tak snadno jako malé, ale mohou lépe vyživovat potomstvo.“

Nejstarší rostliny z doby před 475 až 400 miliony let postrádaly reprodukční specializaci v tom smyslu, že vytvářely stejné typy výtrusů, z nichž pak vyrůstaly malé rostlinky, které skutečně přenášely reprodukční buňky. Podle vědců rozdělením reprodukčních zdrojů rostliny převzaly větší kontrolu nad rozmnožováním.

Nový druh spolu s dříve popsanou rostlinnou skupinou Chaleuria stejného stáří představuje první důkaz pokročilejší reprodukční biologie u suchozemských rostlin. Další příklad se ve fosilním záznamu objevuje až o 20 milionů let později.

„Tento druh fosilií nám pomáhá lokalizovat, kdy a jak přesně rostliny dosáhly takového rozdělení svých reprodukčních zdrojů,“ řekl Leslie. „Na samém konci této evoluční historie specializace je něco jako květ.“

Náhodný nález

Vědci začali s analýzami fosilií poté, co byly desítky let uloženy ve sbírkách Smithsonova národního přírodovědného muzea. Z přibližně 30 malých úlomků horniny, které původně vykopal z Campbelltonské formace v kanadském Novém Brunšviku zesnulý paleobotanik a spoluautor studie Francis Hueber, identifikovali více než 80 rozmnožovacích struktur neboli sporangií. Samotné spory mají průměr od 70 do 200 mikrometrů – tedy asi jako pramen až dva vlasy. Zatímco některé struktury obsahovaly výhradně velké nebo malé spory, jiné obsahovaly pouze spory střední velikosti a další obsahovaly celou škálu velikostí spor – pravděpodobně některé produkovaly spermie a jiné vajíčka.

„Je vzácné získat tolik sporangií s dobře zachovalými sporami, které můžete změřit,“ řekl Leslie. „Měli jsme prostě tak trochu štěstí na to, jak se zachovaly.“

Fosilní i moderní heterosporické rostliny žijí především v mokřadním prostředí, jako jsou lužní lesy a bažiny, kde je oplodnění velkými sporami nejúčinnější. Dávný druh, který bude oficiálně popsán v navazující práci, má směs výtrusů, která se nepodobá ničemu, co žije dnes, řekl Leslie.

„Zastřešující příběh v rozmnožování suchozemských rostlin je příběhem zvýšené dělby práce a specializace a komplexnosti, ale to musí někde začít – a začalo to prostě produkcí malých výtrusů a velkých výtrusů,“ řekl Leslie. „Díky těmto druhům fosilií můžeme identifikovat některé způsoby, jak to rostliny dokázaly.“

Spolutvůrci studie jsou z Brown University, University of North Carolina — Chapel Hill a University of Sheffield.