منشاء گیاهان گلدار و گرده افشان ها

بیش از یک قرن است که تنوع و پراکندگی گیاهان گلدار ما را شگفت زده کرده است. داروین از انفجار تنوع نهاندانگان به عنوان معمایی ناخوشایند (مزخرف) یاد می کند. آشنایی با منشاء گیاهان گلدار به مطالعات دیرینه شناسان گیاهی که از بقایای فسیلی گیاهان برای تحقیق استفاده می کردند، بر می گردد. البته با گسترش روش های توالی یابی DNA، روش های تعیین قدمت با ابزار مولکولی نیز روی کار آمد.

به گزارش پورتال یو سی (شما می توانید)، گزارش های اخیر با برجسته کردن تفاوت های مقیاس زمانی پیشنهادی داده های مولکولی و دیرینه شناسی، نتایج متناقض آنها را در مورد زمان پراکندگی و گوناگونی نهاندانگان به تصویر کشیده اند. در پژوهشی با استفاده از روش توالی یابی ژنی از ژنوم کلروپلاست 2881 گونه گیاهی متعلق به 85 درصد خانواده های گیاهان گلدار امروزی و با کالیبراسیون زمان به کمک 62 فسیل، پیشنهاد شده که منشاء نهاندانگان به تریاسه پسین بر می گردد، یعنی قبل از قدیمی ترین فسیل های پذیرفته شده نهاندانه.

همچنین در این مطالعه پیشنهاد شده که پراکندگی وسیع گونه ها در ژوراسیک پسین و کرتاسه پیشین اتفاق افتاده است (حدود 100 تا 165 میلیون سال قبل). در مقابل پژوهش دیگری در زمینه دیرینه شناسی گیاهی، متنوع شدن گونه ها قبل از کرتاسه را رد می کند.

کشف پیاپی فسیل ها، احتمال پراکندگی و تنوع گونه ها در دوره های قدیمی تر را رد و مطالعات قبلی را تایید می کنند. با توجه به تنوع مورفولوژیکی (ریخت شناسی) که در دوره کرتاسه مشاهده می شود، ایده پدید آمدن نهاندانگان در اوایل این دوره چندان رضایت بخش به نظر نمی رسد اما با فرض سریع بودن پراکندگی گونه ها در دوره کرتاسه، این ایده غیر ممکن نیست.

نقطه قوت مطالعه فسیل ها در این است که آنها اطلاعات مفیدی راجع به شکل، عملکرد، گونه زایی و انقراض در اختیار ما قرار می دهند. به ویژه زمانی که صحبت از ساختارهای حد واسطی می شود که امروزه وجود ندارد، فسیل ها می توانند اطلاعات مفیدی در مورد وقایع تکاملی در اختیار ما قرار دهند. با این حال تفسیر فسیل ها می تواند بسته به نظرات، متفاوت و بحث برانگیز باشد. ممکن است بعضی ویژگی های ریختی مهم این گیاهان حفظ نشود و در واقع باید آنها را از روی بقایای فشرده دو بعدی حدس زد.

اسناد فسیلی ممکن است ناکامل باشد به این معنا که بعضی گونه ها در شرایط مناسب برای فسیل شدن قرار نگرفته اند. توجه به این نکته ضروری است که جوان ترین فسیل یک تاکسون نمی تواند نشان دهنده آخرین زمان حضور آن تاکسون در زیستگاهش باشد و برعکس قدیمی ترین فسیل نیز نمی تواند نشان دهنده اولین زمان پیدایش آن تاکسون باشد. پدیده ای که به اثر Signor-Lipps معروف است.

مطالعات مولکولی که روی متغیرهایی نظیر توزیع نرخ جهش در تاکسون و در زمان استوار است، معمولاً منشاء بسیار قدیمی تری برای نهاندانگان پیشنهاد می کنند.

یکی از مسائل مهم در مورد نهاندانگان ارتباط آنها با جانوران گرده افشان به ویژه حشرات است. منشاء بسیاری از راسته های حشراتی که گرده افشانی گل ها را انجام می دهند مربوط به دوره پرمین یا تریاسه می باشد. آغاز متنوع شدن این گونه ها در کرتاسه همزمان با گسترش تنوع نهاندانگان بوده است.

در هر حال خاستگاه حشرات گرده افشان جای بحث دارد. برای نمونه متنوع شدن پروانه ها بیشتر مرتبط با خصوصیات شیمیایی گیاه میزبان است تا تنوع پوشش گیاهی، اما به دلیل اهمیت آنها در تولید مثل گیاهان، پراکندگی آنها در فهم ارتباط بین گیاه گرده افشان حائز اهمیت است.

آنچه قبلاً مطرح می شد این بود که گرده افشانی توسط باد (برای گیاهان بازدانه) با گرده افشانی حشرات (برای نهاندانگان) جایگزین شده است. اما به نظر می رسد این ایده، بیش از حد ساده سازی شده باشد.

بسیاری از بازدانگان منقرض شده (مانند بنتیتال ها) توسط حشرات گرده افشانی می شدند. نهاندانگان نیز ممکن است از همان بازدانگان یا بازدانگانی که باد گرده افشان آنها بوده تکامل یافته اما حشرات را برای گرده افشانی بکار گرفته باشند. در مقابل اگر منشاء نهاندانگان مربوط به دوره قدیمی تر یعنی تریاسه باشد ممکن است بعضی بازدانگان، حشرات گرده افشان را از نهاندانگان گیاهان غالب ژوراسیک بوده اند. بنابراین خاستگاه گرده افشانی حشرات در نهاندانگان باید مربوط به همین گیاهان بازدانه باشد.

نگاه به چنین شواهدی و همچنین حشراتی مانند عقرب نماها که امروزه اهمیت کمتری در گرده افشانی دارند نشان می دهد موضوع پیچیده تر از سناریوی ساده تبدیل گرده افشانی ابتدایی باد به گرده افشانی پیشرفته حشرات است.

تاریخچه گیاهان گلدار نشان می دهد اصلی ترین ویژگی آنها یعنی گل ها نیز نباید خیلی قدیمی باشند. گرده افشانی توسط حشرات در بازدانگان امروزی بیشتر بواسطه رایحه انجام می شود تا جذابیت های بصری؛ همین موضوع می تواند در مورد نهاندانگان نیز صادق باشد. استفاده از جاذبه های بصری در جلب گرده افشان ها می تواند یکی از عوامل موفقیت نهاندانگان باشد.

در این سیستم نمونه هایی از تکامل همراه نیز دیده می شود. به عنوان مثال در مورد رنگ و بوی گل با بینایی و بویایی گرده افشان. دید رنگی به فعالیت های دیگری مانند تشخیص جفت یا شکارچی نیز کمک کرده است و دور از ذهن است که تنها به علت تشخیص رنگ گل ها به وجود آمده باشد. جنبه های رفتاری بویایی و دید رنگی مانند ترجیح بعضی رنگ ها، به احتمال زیاد در پاسخ به سیگنال های گیاهان گلدار به وجود آمده است. تمام اینها بستگی به زمان تکامل گیاهان گلدار و ترتیب وقایع تکاملی که منجر به گرده افشانی حشرات شده است دارد.

تحقیقات آتی دیرین شناسی به شناسایی فسیل های بیشتری منجر خواهد شد. همچنین روش های تکمیلی توالی یابی و طرح های تکاملی پیشرفته تر به حل مشکل بررسی ژن های هسته ای گیاهان پلی پلوئیدی کمک خواهد کرد. اما اینکه پاسخی دقیق برای سوال داروین در مورد تکامل و پراکندگی گیاهان گلدار وجود خواهد داشت یا خیر، هنوز یک معمای پیچیده است.

منابع

خبر علمی «منشاء گیاهان گلدار و گرده افشان ها» توسط هیئت تحریریه خبر پورتال یو سی (شما می توانید) با استناد به Science و مجله دانشمند، ترجمه، تدوین و نگارش شده است.