O espécime fossilizado provavelmente pertence às barinófitas herbáceas, um grupo de plantas extinto incomum que pode estar relacionado com as clubmosses, e é um dos exemplos mais abrangentes de um estágio aparentemente intermediário da biologia reprodutiva das plantas. A nova espécie, com cerca de 400 milhões de anos e do período Devoniano Primitivo, produziu um espectro de tamanhos de esporos – um precursor das estratégias especializadas de plantas terrestres que abrangem os habitats do mundo. A pesquisa foi publicada em Current Biology May 4.
“Geralmente quando vemos plantas heterosporosas aparecerem no registro fóssil, elas simplesmente aparecem”, disse o autor sênior do estudo, Andrew Leslie, professor assistente de ciências geológicas na Stanford’s School of Earth, Energy & Environmental Sciences (Stanford Earth). “Pensamos que isto pode ser uma espécie de foto deste período de transição muito raramente testemunhado na história evolutiva, onde se vê uma grande variação entre esporos na estrutura reprodutiva”
Uma mudança importante
Um dos períodos de tempo mais importantes para a evolução das plantas terrestres, o Devoniano testemunhou a diversificação de pequenos musgos para florestas complexas e imponentes. O desenvolvimento de diferentes tamanhos de esporos, ou heterosporo, representa uma grande modificação para controlar a reprodução — uma característica que mais tarde evoluiu para versões pequenas e grandes dessas unidades reprodutivas.
“Pense em todos os diferentes tipos de sistemas sexuais que estão nas flores — tudo isso é baseado em ter esporos pequenos separados, ou pólen, e esporos grandes, que estão dentro das sementes”, disse Leslie. “Com duas classes de tamanho discreto, é uma forma mais eficiente de empacotar recursos porque os esporos grandes não podem se mover tão facilmente quanto os pequenos, mas podem nutrir melhor a descendência”
As primeiras plantas, entre 475 milhões e 400 milhões de anos atrás, careciam de especialização reprodutiva no sentido de que faziam os mesmos tipos de esporos, que depois cresciam em pequenas plântulas que realmente transferiam células reprodutivas. Ao dividir os recursos reprodutivos, as plantas assumiram mais controle sobre a reprodução, segundo os pesquisadores.
A nova espécie, juntamente com o grupo de plantas anteriormente descrito Chaleuria da mesma idade, representa a primeira evidência de biologia reprodutiva mais avançada em plantas terrestres. O exemplo seguinte não aparece no registro fóssil até cerca de 20 milhões de anos depois.
“Esses tipos de fósseis nos ajudam a localizar quando e como exatamente as plantas conseguiram esse tipo de divisão de seus recursos reprodutivos”, disse Leslie. “O fim dessa história evolutiva de especialização é algo como uma flor”.
Uma descoberta fortuita
Os pesquisadores começaram a analisar os fósseis depois de terem sido armazenados nas coleções do Museu Nacional de História Natural do Smithsonian por décadas. De cerca de 30 pequenas lascas de rocha originalmente escavadas na Formação de Campbellton de New Brunswick no Canadá pelo falecido paleobotânico e co-autor do estudo Francis Hueber, eles identificaram mais de 80 estruturas reprodutivas, ou esporângios. Os esporos em si variam de cerca de 70 a 200 microns de diâmetro – cerca de um fio de cabelo a dois fios de cabelo. Enquanto algumas das estruturas continham exclusivamente esporos grandes ou pequenos, outras tinham apenas esporos de tamanho intermediário e outras tinham toda a gama de tamanhos de esporos — possivelmente com alguns produzindo espermatozóides e outros ovos.
“É raro obter esses muitos esporângios com esporos bem preservados que você pode medir”, disse Leslie. “Nós tivemos sorte em como eles foram preservados”.
Plantas fósseis e heterosporosas modernas vivem principalmente em ambientes úmidos, como várzeas e pântanos, onde a fertilização de grandes esporos é mais eficaz. A espécie antiga, que será formalmente descrita em um documento de acompanhamento, tem um medley de esporos que não é como nada vivo hoje, disse Leslie.
“A história abrangente na reprodução de plantas terrestres é uma história de divisão crescente de trabalho e especialização e complexidade, mas que tem que começar em algum lugar – e começou com a simples produção de esporos pequenos e esporos grandes”, disse Leslie. “Com esses tipos de fósseis, podemos identificar algumas maneiras pelas quais as plantas foram capazes de fazer isso”
Os autores do estudo são da Universidade de Brown, da Universidade da Carolina do Norte — Chapel Hill e da Universidade de Sheffield.