Květy z doby dinosaurů. Krytosemenné rostliny jsou nejméně o 50 milionů let starší

- Příroda autor: Jan Toman

Legendární film Jurský park proslul scénou, ve které hrdinové poprvé uvidí dinosaury – obrovské brachiosaury – po příletu na ostrov Isla Nublar. Tomuto výjevu předchází daleko méně působivá, ale z vědeckého hlediska neméně pochopitelná scéna, při které se paleobotanička podivuje přítomnosti dávno vymřelých kapradin. Druhohory přitom byly stejně tak dobou opeřených teropodů, raných ptáků, nočních savců jako explozivního rozvoje krytosemenných rostlin. Zejména o počátcích poslední zmíněné skupiny toho příliš nevíme. Důležité nálezy z Číny, které posouvají stáří krytosemenných rostlin až o padesát milionů let, by ale situaci mohly výrazně změnit.

Fosilie Nanjinganthus dendrostyla

Fosilie Nanjinganthus dendrostyla,zdroj: Fu a kol.

Otázky po tom, kdo byl první, nedávají lidem spát. Nejinak je tomu u biologů. Mezi největší problémy přírodovědy patří původ života, složitých buněk, živočichů, rostlin a jejich významných skupin. Zejména rostliny přitom v poslední době zůstávaly ve stínu aktivnějších a člověku bližších zvířat.

Pro přežití Země i lidského rodu však naše zelené kolegyně hrají ještě důležitější roli, než všechna divoká i ochočená zvířata dohromady. Výsadní roli mezi rostlinami potom zastává skupina krytosemenných. Všechno ovoce, zelenina i obiloviny, řada chemikálií, léků, olejů a průmyslových výrobků, nemluvě o působivých květech a pestré sortě opylovačů, to všechno má původ u této moderní rostlinné linie.

Když se podíváme jen na dnešní skupiny, situace vypadá přehledně. Krytosemenné rostliny charakterizuje řada evolučních novinek, kterými se jasně odlišují od ostatních linií cévnatých rostlin. Nejvýznamnější z těchto vynálezů jsou vajíčka kompletně ukrytá v semeníku, z jehož stěn se vyvíjejí plody. Mezi další inovace náleží tvorba květů obecně, přestavba pohlavních orgánů spojená s vytvářením typických krytosemenných struktur jako jsou tyčinky, semeník, čnělka či blizna, nebo vnitřní živné pletivo semene.

Rozmach v křídě

Čím dále do minulosti se vypravíme, tím je situace komplikovanější. V druhohorách, ale třeba i prvohorách, rostly různé skupiny vytvářející struktury podobné květům či plodům. Většinou šlo o dosti podivné typy rostlin. Málokdy ovšem máme o jejich detailní struktuře dostatek informací, abychom mohli zavrhnout hypotézu, že šlo o rané krytosemenné rostliny, nebo jejich přímé předky.

Tradičně se za nejstarší dobře identifikovatelnou krytosemennou rostlinu označoval raně křídový Archaefructus starý zhruba 125 milionů let. Právě v křídě také krytosemenné rostliny započaly svůj rozmach.

Molekulárně-biologické studie založené na porovnání nashromážděných mutací v jednotlivých evolučních liniích rostlin však poukazují na daleko dávnější kořeny této skupiny – možná až o několik desítek či stovek milionů let. Některé mikroskopické studie potom objevily útvary podobné mikroskopickému pylu v triasových vrstvách starých až 240 milionů let. To vše ovšem bez spolehlivých zkamenělin původců tohoto pylu samotných…

Květy a plody jako současné rostliny

Důležitý krok na cestě za prvními krytosemennými rostlinami nyní učinil tým čínských, španělských a australských vědců. Výzkumníci se zaměřili na unikátní čínské zkameněliny z počátku jurského období, mezi kterými už dříve vytipovali několik kandidátů na možné krytosemenné.

Prakticky nezpochybnitelný krytosemenný původ přiřkli druhu Nanjinganthus dendrostyla nacházenému poblíž čínského města Nanking ve vrstvách svým stářím přesahujících 174 milionů let. Bezmála dvě stovky nalezených jedinců tohoto druhu umožnily vědcům velice detailní posouzení jeho znaků.

image_6755_2-Nanjinganthus-dendrostyla

Rekonstrukce květu Nanjinganthus dendrostyla,zdroj:Fu a kol.

Nanjinganthus v každém případě vytvářel struktury nerozeznatelné od typických květů a plodů. Jeho květy měly aktinomorfní tvar, což jinými slovy znamená, že je můžeme proložit (podobně jako třeba květy růží nebo ibišků) několika osami souměrnosti. Dorůstaly délky a průměru zhruba jednoho centimetru. Ve všech případech potom oplývaly čtyřmi až pěti kališními a okvětními lístky. Stavba květního lůžka a semeníku a zejména fakt, že se tento semeník před vývojem plodu kompletně uzavíral, potom podle autorů studie značí, že šlo o krytosemennou rostlinu.

Samozřejmě platí, že Nanjinganthus měl i své zvláštnosti. Koneckonců se jednalo o dávného zástupce své skupiny, dnes pravděpodobně vymřelé vedlejší vývojové linie. Mezi zvláštnostmi můžeme zmínit kalichovitě prohnuté květní lůžko, které připomíná spíše některé dnešní odvozené skupiny krytosemenných rostlin. Ještě zajímavější je ovšem zdánlivě rozvětvená čnělka, což je stav u dnešních skupin velmi vzácný.

Opylovači přišli později

Právě rozvětvená čnělka by mohla výt zajímavou indicií o životní strategii tohoto druhu. Dnes se totiž vyskytuje výhradně u krytosemenných rostlin opylovaných větrem. Vzhledem k tomu, že velký rozvoj hmyzích opylovačů odstartoval až v křídě, rané krytosemenné rostliny se pro oplození rovněž musely spoléhat na síly neživé přírody – vítr nebo vodu.

Z toho vyplývá i logický důsledek, že explozivní rozvoj opylovačů nemusel přímo souviset se vznikem krytosemenných rostlin, jak argumentovaly některé dřívější teorie. Neměli bychom tudíž být překvapení, že k němu došlo až později v průběhu křídového období. Na druhou stranu, pokud by na čnělce bylo pouze nalepeno několik přídavných struktur, například vaků s pylem jako u dnešních slézovitých rostlin, asi by zkamenělá struktura vypadala podobně rozvětveně. Celá věc tak zatím zůstává v rovině spekulací.

Není bez zajímavosti, že dnešní linie, které se z krytosemenného evolučního stromu odvětvily nejdříve, přednostně větrosprašné nejsou. Základním módem přeživších krytosemenných je úzká spolupráce s opylovači. Nanjinganthus tak pravděpodobně nespadá do žádné z dnešních rostlinných čeledí, ale představuje dávnou vedlejší linii krytosemenných rostlin.

Samozřejmě nelze vyloučit ani možnost, že se tento rod vyvinul z úplně jiné skupiny rostlin a typické vlastnosti krytosemenných vynalezl zcela nezávisle. V takovém případě by se jednalo o fenomén konvergence, podobně jako třeba mezi našimi vlky a vakovlky z Austrálie. Vzhledem k velkým podobnostem mezi květy nanjiganthu a dnešních krytosemenných ale tato možnost není moc pravděpodobná.

V každém případě se nám minulost krytosemenných odhaluje v úplně novém světle. Podobně jako savci v době dinosaurů, i krytosemenné rostliny mohly mnoho desítek až stovek milionů let vegetovat ve stínu svých nahosemenných, kapraďorostných, cykasovitých a jinanovitých příbuzných. Během této doby se rozvíjely v okrajových, například velmi vlhkých nebo suchých, prostředích a zkoušely různé evoluční novinky. Trpělivě čekaly, až nakonec v křídě přišla jejich chvíle a ony se vlivem změněných vnějších podmínek či svých preadaptací chopily vůdčí role v suchozemských ekosystémech.

Zdroj: Fu Q, Diez JB, Pole M, ... & Wang X (2018): An unexpected noncarpellate epigynous flower from the Jurassic of China. eLife, 7.

Tagy: rostliny paleontologie zvířata a příroda věda a poznání