Ewolucja się odwraca? Najstarsze rośliny robią coś zaskakującego

Przywykliśmy do tego, że ewolucja oznacza rozwój. Rozwój rozumiany jako znajdowanie nowych rozwiązań i udoskonalanie ich. Rozwój ewolucyjny oznacza - w powszechnym rozumieniu - postępowe zmiany do przodu. To, co było kiedyś, zostaje porzucone jako archaizm, a każdy kolejny stopień ewolucji jest doskonalszy od poprzedniego.

My jesteśmy doskonalsi od naszych przodków, ssaki osiągnęły ewolucyjnie większy rozwój niż ich niewielcy przodkowie z mezozoiku, a dinozaury przez 150 mln lat dochodziły do coraz większej perfekcji. To dlatego przodków szukamy w przeszłości, a u nich - cech, które kiedyś powstawały, by następnie ewoluować w lepsze, doskonalsze i bardziej rozbudowane.

Nie zawsze jednak tak jest. Bywa, że ewolucja brnie w ślepe uliczki. Tworzy rozwiązania, z których się wycofuje i które porzuca. Więcej, bywa że tworzy coś, do czego wraca po latach. Tak było chociażby w wypadku terapsydów, istniejących na Ziemi około 300 mln lat temu i zwanych gadami ssakokształtnymi. Wytworzyły one patenty, które po czasie znów wykorzystały ssaki, np. włosy, karmienie młodych mlekiem, itd.

Jacob S. Suissa na łamach "The Conversation" przytacza przykład paproci jako roślin, które rozwinęły się na Ziemi przed milionami lat, po czym stały się tu dominujące. Dominację tę jednak utraciły, wycofały się pod presją nowych roślin, np. okrytozalążkowych, a teraz wracają do rozwiązań ewolucyjnych sprzed lat. "Ewolucja paproci odwraca się" - pisze naukowiec z Uniwersytetu Tennessee.

Jak czytamy w jego pracy na temat tych jednych z najstarszych roślin na Ziemi, paprocie mają wiele strategii reprodukcyjnych. Większość gatunków łączy rozwój zarodników i fotosyntezę na jednym typie liścia – strategia zwana monomorfizmem. Inne rozdzielają te funkcje, aby mieć jeden typ liścia do fotosyntezy i inny do rozmnażania – strategia zwana dymorfizmem.

Naukowiec dodaje, że gdyby przyjąć jeden kanon ewolucji, mówiący o tym, że idzie ona zawsze do przodu i prymitywniejsze rozwiązania stosowane wcześniej porzuca, wówczas po wyewoluowaniu dymorfizmu w rozmnażaniu paprocie nie powinny już zmieniać obranego kursu i wracać do monomorfizmu. A jednak to robią.

Rzecz dotyczy paproci z rodziny podrzeniowatych, spotykanych na całym świecie, także w Polsce.Tu rośnie podrzeń żebrowiec, paproć typowa zwłaszcza dla terenów górskich Karpat i Sudetów i rzadziej spotykana na nizinach.

Podrzeniowate są przykładem paproci, u których naukowcy wykryli wysoce wyspecjalizowany już dymorfizm, po czym rośliny zaczęły wracać do pierwotnego monorfizmu w rozmnażaniu.

Odpowiedzią na pytanie, po co to robią jest przeszłość paproci. Nie zawsze je doceniamy, a to jedne z najstarszych roślin na Ziemi. Powstały w sylurze, ponad 400 mln lat temu. Najstarsze łodygi paprociowe znamy sprzed 423 mln lat.

Warto jednak pamiętać, że większość dawnych grup paproci już wymarła. Te, które znamy dzisiaj, jak chociażby rząd paprotkowce, to rośliny powstałe dopiero w mezozoiku, głównie w kredzie.

Wtedy już paprocie były pod presją nowych roślin, np. kwiatowych. Zniknęły dawne wielkie lasy paprociowe, oparte na drzewiastych formach tych roślin. Lasy, które nie przypominały obecnych i i dzięki którym Ziemia wyglądała jak inna planeta. To czas, gdy paprocie dominowały na świecie. Z czasem ustępowały jednak innym roślinom.

Nie tak dawno Fay-Wei Li z Uniwersytetu Cornell publikował wyniki badań na temat ewolucji paproci i zatrzymywania przez nie znacznie większej liczby materiału genetycznego niż ma to miejsce w wypadku innych roślin, chociażby kwiatowych.

Niektóre rosnące do dzisiaj paprocie drzewiaste przechowują do 6 mld zasad DNA, znacznie więcej niż jakiekolwiek inne rośliny. Zdaniem badacza u roślin rozmnażających się bezpłciowo rozbudowany genom może sprzyjać pojawianiu się korzystnych mutacji i jednocześnie zabezpieczać przed niekorzystnymi. Poza tym paprocie są długowieczne, więc ich ewolucja zachodzi wolniej, a to mogło przyczynić się do zatrzymania nadwyżki materiału genetycznego.

Wolniej nie znaczy, że jednokierunkowo. Jacob S. Suissa dowodzi, że nie każda specjalizacja genetyczna roślin jest nieodwracalna. Przeciwnie, ewolucja może wrzucić wsteczny bieg i tak się dzieje w wypadku tych prastarych istot.

Organizmy, które ewoluowały tylko w jednym kierunku, mogą nie mieć elastyczności, aby reagować na nowe naciski selekcyjne i muszą wymyślić nowe strategie, aby się zmienić. W liniach rozwojowych, takich jak paprocie, gatunki mogą zachować zdolność do ewolucji wstecznej, nawet po specjalizacji. Mają ku temu dość materiału genetycznego, by w razie konieczności ten wsteczny bieg wrzucić.

To ważne, żeby ustalić jak poszczególne gatunki zareagują na zmiany zachodzące dzisiaj w środowisku, także pod wpływem człowieka. Dzięki temu będzie można przewidzieć jak się zmienią i czy nie sięgną po rozwiązania porzucone wcześniej.