Открытие меняет прежние представления: корни деревьев-гигантов эпохи карбона росли не вниз, а наружу

Стигмарии — странные ископаемые слепки, усеянные рядами мелких круглых ямок, — веками ставили ученых в тупик. Эти структуры, размером до нескольких метров, находили рядом с окаменевшими пнями гигантских деревьев каменноугольного периода — лепидодендронов и сигиллярий, достигавших высоты в десятки метров. Еще в середине XIX века палеонтологи определили, что стигмарии — это корни. Но как именно они росли? Ответ на этот вопрос потребовал современных технологий и перевернул представления о ботанике.

Исследователи применили метод рентгеновской микрокомпьютерной томографии (μCT) — тот же принцип, что в медицинских КТ, но в микроскопическом масштабе. Это позволило заглянуть внутрь трех идеально сохранившихся окаменелостей, не повреждая их. Тысячи рентгеновских снимков, сделанных под разными углами, были объединены в высокоточные 3D-модели. Ученые получили возможность виртуально «снимать» слои породы и изучать тончайшие внутренние каналы, питавшие каждый корешок.

Результат оказался неожиданным. Вместо того чтобы ветвиться вниз от основания, как у современных растений, крошечные корневые отростки стигмарий появлялись прямо на верхушке основной оси. Растущий кончик корня выпускал новые ветви по схеме, характерной для стеблей и побегов. Это прямо противоположно нормальному росту корней, где гормон ауксин направляет развитие строго вниз.

«Апикальная меристема стигмарии обладает характерными особенностями развития, типичными для побегов сосудистых растений», — отмечают авторы исследования.

Проще говоря, кончики корней вели себя как стебли: вместо накопления гормонов роста они их откачивали, как это делают побеги.

Ископаемые слепки стигмарий. Источник: royalsocietypublishing.org

Это открытие меняет фундаментальное представление о развитии корней. Ученые пришли к выводу, что стигмарии представляют собой новый, ранее неизвестный тип корневого органа. По сути, гигантские деревья каменноугольного периода отрастили себе «корни» из видоизмененных осей побегов. Гипотеза, ранее существовавшая лишь в теории, впервые получила анатомическое подтверждение.

Исследователи призывают к осторожному подходу к результатам их работы: сканирование проводилось на образцах лишь одного вида ликопсидов. Чтобы понять, была ли такая «побегоподобная» корневая система уникальной или распространенной среди древних гигантов, необходимы дальнейшие исследования. Каждая новая окаменелость может хранить свою историю, и современные технологии только начинают их раскрывать. Эти находки не только меняют представления о ботанике прошлого, но и помогают понять, как устроены были древние леса, питавшие угольные болота и влиявшие на климат целой эпохи.

Итоги исследования опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.

На обложке: гормональная реверсия — PAT у типичных трахеофитов: гинкго (слева) и древовидные ликопсиды (справа). Источник: royalsocietypublishing.org