Specimenul fosilizat aparține probabil barinofitelor erbacee, un grup neobișnuit de plante dispărute care ar putea fi înrudite cu clubmosses, și este unul dintre cele mai cuprinzătoare exemple ale unui stadiu aparent intermediar al biologiei reproductive a plantelor. Noua specie, care are o vechime de aproximativ 400 de milioane de ani și provine din perioada Devonian timpurie, a produs un spectru de dimensiuni ale sporilor – un precursor al strategiilor specializate ale plantelor terestre care acoperă habitatele lumii. Cercetarea a fost publicată în Current Biology din 4 mai.

„De obicei, atunci când vedem plante heterosporoase care apar în arhiva fosilă, ele apar pur și simplu”, a declarat autorul principal al studiului, Andrew Leslie, profesor asistent de științe geologice la Stanford’s School of Earth, Energy & Environmental Sciences (Stanford Earth). „Credem că aceasta ar putea fi un fel de instantaneu al acestei perioade de tranziție foarte rar observată în istoria evoluției, în care se observă o variație ridicată între spori în structura de reproducere.”

O schimbare majoră

Una dintre cele mai importante perioade de timp pentru evoluția plantelor terestre, Devonianul a fost martorul diversificării de la mușchi mici la păduri complexe impunătoare. Dezvoltarea sporilor de mărimi diferite, sau heterosporia, reprezintă o modificare majoră pentru a controla reproducerea – o caracteristică care a evoluat mai târziu în versiuni mici și mari ale acestor unități de reproducere.

„Gândiți-vă la toate tipurile diferite de sisteme sexuale care sunt în flori – toate acestea se bazează pe faptul că au sporii mici, sau polenul, și sporii mari separați, care se află în interiorul semințelor”, a spus Leslie. „Cu două clase de mărime discrete, este o modalitate mai eficientă de împachetare a resurselor, deoarece sporii mari nu se pot deplasa la fel de ușor ca cei mici, dar pot hrăni mai bine urmașii.”

Primile plante, de acum 475 de milioane până la 400 de milioane de ani, nu aveau specializare reproductivă, în sensul că produceau aceleași tipuri de spori, care apoi se dezvoltau în mici plantule care transferau de fapt celule reproductive. Prin împărțirea resurselor de reproducere, plantele și-au asumat mai mult control asupra reproducerii, potrivit cercetătorilor.

Noua specie, împreună cu grupul de plante Chaleuria, descris anterior, de aceeași vârstă, reprezintă prima dovadă a unei biologii reproductive mai avansate la plantele terestre. Următorul exemplu nu apare în arhiva fosilă decât aproximativ 20 de milioane de ani mai târziu.

„Aceste tipuri de fosile ne ajută să localizăm când și cum anume plantele au realizat acest tip de împărțire a resurselor lor de reproducere”, a spus Leslie. „Extremul sfârșit al acestei istorii evolutive de specializare este ceva de genul unei flori.”

O descoperire fortuită

Cercetătorii au început analizele fosilelor după ce acestea au fost depozitate în colecțiile Muzeului Național de Istorie Naturală Smithsonian timp de zeci de ani. Din aproximativ 30 de mici fragmente de rocă excavate inițial din Formațiunea Campbellton din New Brunswick, Canada, de către regretatul paleobotanist și coautor al studiului, Francis Hueber, ei au identificat peste 80 de structuri de reproducere, sau sporangii. Sporii înșiși au un diametru cuprins între 70 și 200 de microni – aproximativ de la o șuviță la două fire de păr. În timp ce unele dintre structuri conțineau exclusiv spori mari sau mici, altele conțineau doar spori de dimensiuni intermediare, iar altele conțineau întreaga gamă de dimensiuni ale sporilor – posibil ca unele să producă spermă, iar altele ouă.

„Este rar să obții atât de multe sporangii cu spori bine conservați pe care îi poți măsura”, a spus Leslie. „Pur și simplu am avut un fel de noroc în modul în care au fost conservate.”

Plantele heterosporoase fosile și moderne trăiesc în principal în medii umede, cum ar fi câmpiile inundabile și mlaștinile, unde fertilizarea sporilor mari este cea mai eficientă. Specia antică, care va fi descrisă în mod oficial într-o lucrare ulterioară, are un amestec de spori care nu seamănă cu nimic din ceea ce trăiește astăzi, a spus Leslie.

„Povestea generală a reproducerii plantelor terestre este una de creștere a diviziunii muncii, specializării și complexității, dar aceasta trebuie să înceapă de undeva – și a început prin simpla producție de spori mici și spori mari”, a spus Leslie. „Cu aceste tipuri de fosile, putem identifica unele moduri în care plantele au fost capabile să facă acest lucru.”

Coautori ai studiului sunt de la Brown University, University of North Carolina — Chapel Hill și University of Sheffield.

.