كشفت الحفريات الرائعة المكتشفة في منغوليا الداخلية عن كيفية انتشار البازلاء

كشفت الحفريات الرائعة المكتشفة في منغوليا الداخلية عن كيفية انتشار البازلاء

من الورود إلى غابات القرانيا إلى الأرز ، تعد النباتات المزهرة من بين الكائنات الحية الأكثر تنوعًا ونجاحًا على هذا الكوكب. أكثر من 350 ألف نوع قوي ، فهي جميلة ومغذية وضرورية لأنظمتها البيئية. ومع ذلك ، فقد أربكت الطريقة التي تطورت بها علماء الأحياء التطورية منذ تشارلز داروين. الآن ، بفضل التكنولوجيا المتطورة وفرصة العثور في ريف منغوليا الداخلية ، اتخذ الباحثون خطوة كبيرة نحو فهم كيفية ظهور النباتات المزهرة ، أو كاسيات البذور.

 

يقول دوجلاس سولتيس ، عالم الأحياء التطورية النباتية بجامعة فلوريدا ، والذي لم يشارك في هذا العمل: "إنه مثل لغز يتم حله في CSI". ويقول إن تتبع الكيفية التي أدت بها سمات هذه النباتات القديمة إلى تكوينات الزهور اليوم "مثير للغاية".

 

تطورت كاسيات البذور منذ حوالي 125 مليون سنة وتهيمن الآن على العديد من المناظر الطبيعية للأرض. تتكاثر عن طريق البذور ، كما تفعل عاريات البذور القديمة تطوريًا ، والتي تشمل أشجار الصنوبر والجنك وغيرها. لكن كاسيات البذور طورت بعض الابتكارات الرئيسية لإنتاج البذور التي من المحتمل أن تكون قد مكنت من نجاحها. تتشكل بذورها في الكاربيل ، وهو هيكل أنبوبي يلتصق من مركز الزهرة وينضج في جراب يحمل البذور - البازلاء أو الفاصوليا .

 

يمسك الكاربيل حبوب اللقاح وينقلها إلى حجرة تسمى المبيض ، حيث تتطور البذور. تُغطى بذور كاسيات البذور بطبقة داخلية وخارجية ؛ تساعد الطبقة الخارجية في تكوين طبقة صلبة من البازلاء أو السطح الملون للحبوب.

 

تطورت كاسيات البذور من عاريات البذور ، لكن كيفية نشوء الكاربيل ومعطف البذرة الثانية كان لغزًا كبيرًا. لقد أسفرت الأحافير عن بعض القرائن ، ولكن "لم يتمكن أحد من إظهار مصدر الكاربيل" ، على حد قول مايكل دونوجيو ، عالم الأحياء التطورية للنباتات بجامعة ييل ، والذي لم يشارك في هذا العمل.

 

على مدى السنوات الثماني الماضية ، اكتشف عالم النباتات القديمة جونغل شي من معهد نانجينغ للجيولوجيا وعلم الأحافير التابع للأكاديمية الصينية للعلوم وآخرون عاريات البذور الأحفورية ببذور مغطاة بطبقة خارجية على شكل كوب من المملكة المتحدة والصين وحتى القارة القطبية الجنوبية. أطلقوا على الغلاف الخارجي قبيبة واقترحوا أنه كان مقدمة للطبقة الخارجية ، أو تكامل بذور كاسيات البذور. لكن لا توجد نباتات حية لديها مثل هذه القُبيبات ، والحفريات التي وجدها الباحثون كانت لنباتات متحللة جزئيًا ، مما يجعل التحليل الشامل مستحيلًا.

 

لذلك كان شي مفتونًا في عام 2015 ، عندما أظهر له أحد السكان المحليين من منغوليا الداخلية قطعة من الصخور بها حفريات نباتية في مستنقعات تحتوي على قباب بتفاصيل محفوظة بشكل رائع. جاءت الصخرة من منطقة تعدين الفحم المعروفة باسم جارود بانر. قام شي وبيتر كرين ، عالِم النباتات القديمة في مؤسسة أوك سبرينغ غاردن ، بتنظيف المنطقة وفي عام 2017 ، حددوا أخيرًا المنجم الذي كان مصدر الحفرية. ذات مرة كان المستنقع الذي غطى بالرماد البركاني ، كانت الصخور من منجم الفحم مليئة بالحفريات المحفوظة عندما تسللت السيليكا من الرماد إلى خلايا النباتات.

 

قام الباحثون بتقطيع الصخور المليئة بالحفريات بمناشير ذات نصل ماسي وصقل وحفر الأسطح بالحامض لصنع "قشور" يمكن فحصها تحت المجهر. يقول كرين: "عندما نقطعها ،" يمكننا رؤية خلايا فردية ". كما أجروا مسحًا مقطعيًا محوسبًا للقبيبات لتحديد هيكلها ثلاثي الأبعاد وجد الفريق أنه ، كما هو الحال مع طبقة البذور الخارجية في بذور كاسيات البذور الحديثة ، فإن أنسجة القبيبة تنحني حول البذور النامية.

 

بعد مقارنة اكتشافاتهم الجديدة مع الحفريات الأخرى مع القباب ، خلص الباحثون إلى أن جميعهم ينتمون إلى مجموعة من النباتات التي تتميز بقبيبات من أنواع مختلفة ، حسبما أفادوا اليوم في مجلة Nature. يشير وجودها ليس فقط من أين أتت طبقة البذرة الثانية ، ولكن أيضًا كيف نشأت الكاربيل ، حيث يبدو أن بعض هذه القُبيبات تحتوي على أوراق معدلة يمكن أن تطورت إلى الكاربيل.

 

يقول تشارلز جاسر ، عالم الأحياء التنموي الفخري في جامعة كاليفورنيا ، ديفيس ، والذي لم يشارك في البحث: "من المثير جدًا أن نرى رابطًا جديدًا تم تشكيله في السلسلة التطورية من نباتات البذور المبكرة إلى كاسيات البذور". "المسار العام [للنباتات المزهرة] أصبح الآن أكثر وضوحًا."

 

يقول Donoghue إن الأمر الواضح بشكل خاص هو أن الكاربيل ربما نشأ في هذه المجموعة من النباتات. حتى الآن ، ركز الباحثون على نبات قبيبة أحفوري يُدعى كايتونيا ، تم اكتشافه في يوركشاير ، المملكة المتحدة ، باعتباره أقرب نبات كاسيات البذور. لكن كايتونيا ليس لديها أي أثر للكاربيل. الآن ، وجود مجموعة كاملة من الأقارب المحتملين مع مجموعة متنوعة من الهياكل القبيبة ، "يعطينا أفكارًا مختلفة حول من أين أتت الكاربيل ،" يقول دونوجيو. لم تكن أي من الصنوبريات أو عاريات البذور الأخرى موجودة منذ حوالي ملايين السنين لتؤدي إلى ظهور كاسيات البذور ، وملاحظات كرين ، و "من الصعب تحديد [أحفورة القبيبة] الأكثر ارتباطًا بالنباتات المزهرة."

المصدر:

https://www.sciencemag.org/news/2021/05/exquisite-fossils-unearthed-inner-mongolia-reveal-how-peas-got-their-hard-coat

 

الكلمات المفتاحية:

الحفريات ، الورود ، غابات ، النباتات ، علماء الأحياء ، تشارلز داروين ، كاسيات البذور ، الزهور ، حبوب اللقاح ، البازلاء أو الفاصوليا ، الكاربيل ، الأحياء التطورية ، علم الأحافير ، حفريات نباتية