В древнегреческих мифах говорится, что Ахиллес, несмотря на все свое мужество и силу, имел роковую слабость — пятку. Сегодня мы узнаем об «ахиллесовой пяте» теории эволюции Чарльза Дарвина.
В конце XIX века британский натуралист Чарльз Роберт Дарвин сформулировал теорию эволюции человека и предоставил научному сообществу информацию, которая до сих пор изучается и исследуется учеными.
Но этот ученый, посвятивший свою жизнь происхождению видов, испытывал целую гамму отрицательных эмоций, когда смотрел на букет цветов. Тайна цветковых растений угнетала его до последних дней.
Он смотрел на нее, как будто она была слишком незначительной, чтобы стать проблемой для человека, который смог проследить эволюцию человека через окаменелости. Тем не менее он так и не смог проследить эволюцию цветковых растений, как эволюцию человека, что стало брешью в его теории. До сих пор эта проблема называется «отвратительной тайной Дарвина». Какие растения озадачили Дарвина и ученых после него?
Они обеспечили нас едой и одеждой, но как они появились на Земле?
Впервые термин «отвратительная тайна» Чарльз Дарвин употребил в 1879 году в письме своему другу, исследователю и ботанику Джозефу Хукеру. В нем он писал, что стремительное по геологическим меркам развитие высших видов растений составляет ужасную тайну.
Не секрет, что речь идет о появлении покрытосеменных или цветковых растений (Magnoliophyta) — отдела высших растений, отличительной особенностью которых является наличие цветка в качестве органа полового размножения. Этот отдел считается самым многочисленным из всех отделов в царстве Растений. Более того, многие цветковые растения являются источником пищи, лекарств и одежды.
Хлопок, лен, томаты и люцерна — представители отдела Покрытосемянных. Важно также отметить, что в этот отдел входит подавляющее большинство всех известных растений: от дуба до полевых цветов и водяных лилий.
По геологическим меркам покрытосемянные появились не так давно. Тем не менее они быстро распространились по всей планете и заняли господствующее положение. В то время ученые еще не находили окаменелости растений, из которых могли развиться покрытосеменные, поэтому их внезапное появление стало загадкой, которую Дарвин пытался разгадать.
Дарвина беспокоило то, как цветковые растения «в мгновение ока» завоевали мир. Благодаря теории эволюции он смог обосновать, как из простейших видов постепенно развилось то многообразие, которое мы наблюдаем сегодня. Но вопрос, который ставил Дарвина в тупик и до сих пор озадачивает многих ботаников: почему эволюционные изменения покрытосеменных растений происходили не постепенно?
Летом 1881 года Дарвин написал своему другу ученому: «Для меня нет ничего более экстраординарного в истории растительного царства, чем неожиданное и стремительное развитие высших растений».
Покрытосеменные — ахиллесова пята эволюционной теории Дарвина
В 1859 году Дарвин опубликовал труд «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь». В нем он представил свою теорию об эволюции живого мира, согласно которой все живые организмы, включая человека, произошли от одного общего предка.
В 1876 году шотландский ботаник Уильям Каррутерс, широко известный в то время в научном сообществе, на лекции для Ассоциации геологов, обратил внимание на пробел в теории эволюции, упомянутый в книге «Происхождение видов», о которой тогда говорило все научное сообщество.
Каррутерс выделил проблемы Дарвина с летописью окаменелостей, сосредоточив внимание на внезапном появлении цветковых или покрытосеменных растений. Его комментарии были опубликованы в газете The Times и в научной прессе, что вызвало общественные дебаты.
Для Дарвина и сторонников его эволюционной теории это было «проклятием» в основном потому, что Каррутерс пытался объяснить летопись окаменелостей с религиозной точки зрения в отличие от Дарвина, который отделял свою теорию от религии.
«Это действительно была "отвратительная тайна", которая занимала его ум в последние дни его жизни», — заявил биолог Ричард Баггс в интервью BBC в начале 2021 года. Он подтвердил, что даже сейчас, спустя почти 150 лет, эта «тайна» все еще ставит в тупик ученых.
Объяснение или новая загадка?
Многие исследователи пытались разгадать «отвратительную тайну» Дарвина. В 2019 году ученые пришли к выводу, что основной причиной распространения и доминирования покрытосеменных является их способность изменять размер своего генома. У покрытосеменных размер генома меньше размера клетки, но он сохраняет все характеристики растения, необходимые для жизни.
Уменьшив размер генома, содержащегося в ядре клетки, растения смогли наладить фотосинтез — процесс преобразования углекислого газа и воды в глюкозу и кислород с использованием энергии солнечного света. Появление в листьях разветвленной сети жилок позволило им быстрее отводить продукты фотосинтеза, что способствовало распространению и доминированию покрытосеменных в мире. Ученые привели «убедительные» доказательства и сочли их окончательным ответом на вопрос: «Почему покрытосеменные растения так быстро распространились на планете?»
Но здесь возникает новый вопрос: как покрытосеменные уменьшили размер своего генома?
Другие попытки
В исследовании, опубликованном в начале 2021 года в научном журнале Nature Ecology & Evolution, говорится об анализе окаменелостей растений с помощью новейших методов. По словам авторов исследования, покрытосеменные появились в меловой и юрский периоды, но их окаменелости не сохранились до наших дней или в те времена этих растений было довольно мало.
Даниэле Сильвестро, ведущий автор исследования, говорит, что сначала доминировали голосеменные, а покрытосеменные росли в небольшом количестве, но в более поздние периоды они заняли свое господствующее положение.
Но исследование не ответило на вопрос, каким образом изменился размер генома, позволивший покрытосеменным стать доминирующей формой растительной жизни на планете. На сегодняшний день покрытосеменные составляют около 90% от всех видов растений, включая большинство культурных растений!
«Мы не ожидаем, что это исследование положит конец спорам вокруг покрытосеменных растений, но это, по крайней мере, шаг на пути к разгадке этой тайны», — сказал соавтор исследования профессор Филип Донохью из Бристольского университета в Великобритании.
Авторы исследования, опубликованного в мае 2021 года, утверждают, что проанализировали хорошо сохранившиеся окаменелости растений мелового периода, найденные в Китае. Эти окаменелости, возрастом 125 миллионов лет, представляют собой чашеобразные структуры, окруженные семенами. Ученые предположили, что эти чашевидные растения являются возможными предками покрытосеменных, но позднее появилось другое исследование, которое опровергло это предположение.
Во втором исследовании говорится, что описанные растения и их окаменелости существовали в то же время, что и покрытосеменные, поэтому они не могли произойти от них, и могли быть в лучшем случае «кузенами».
До сих пор эта «отвратительная тайна» ставит в тупик многих ученых. И каждый раз, когда они находят ответ на один вопрос, на его месте появляются множество других. Противники теории эволюции настаивают на том, что нельзя игнорировать «отвратительную тайну», которую Дарвин упомянул в своем труде «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь». Никто не знает, что наука обнаружит в будущем, но люди хотят знать, откуда взялись те растения, которые обеспечивают нас едой, одеждой и лекарствами?