Ця давня форма життя пережила динозаврів, і вона може поховати і нас

Якби ви подивилися вгору 66 мільйонів років тому, то на долю секунди побачили б яскраве світло, коли астероїд розміром з гору пронизав атмосферу і врізався в Землю.

Це була весна і буквальний кінець мезозойської ери.

Якби ви якимось чином пережили початковий удар, ви б стали свідками спустошення, яке настало після нього.

Несамовиті вогняні бурі, мегацунамі та ядерна зима, що тривала від кількох місяців до кількох років. 180-мільйонне панування непташиних динозаврів закінчилося в одну мить, як і щонайменше 75% видів, які ділили з ними планету.

Після цієї події, відомої як Крейдово-палеогенове масове вимирання (К-Пг), для Землі настав новий світанок. Екосистеми відновилися, але життя, що їх населяло, було іншим.

Багато знакових видів, що існували до K-Pg, можна побачити лише в музеї. Грізний тиранозавр рекс, велоцираптор та крилаті дракони роду Кецалькоатль не змогли пережити астероїд і залишилися в глибокій історії.

Але якщо ви вийдете на вулицю і відчуєте запах троянд, ви опинитеся в присутності древніх родів, які розквітли на попелищі К-Пг.

Хоча сучасні види троянд – це не ті, що ділили Землю з тиранозавром рексом, їхній рід (родина розоцвітих) зародився за десятки мільйонів років до падіння астероїда.

І троянди в цьому відношенні є незвичайним родом покритонасінних (квіткових рослин). Скам’янілості та генетичний аналіз свідчать про те, що переважна більшість родин покритонасінних виникла ще до падіння астероїда.

Предки декоративних орхідей, магнолій та пасифлори, трав’янистих та картопляних, лікарських маргариток та м’яти – всі вони ділили Землю з динозаврами. Насправді, вибухоподібна еволюція покритонасінних, що налічує сьогодні близько 290 000 видів, можливо, відбулася завдяки K-Pg.

Покритонасінні, схоже, скористалися перевагами нового старту, подібно до ранніх представників нашого роду – ссавців.

Однак не зрозуміло, як вони це зробили. Покритонасінні, такі тендітні порівняно з динозаврами, не можуть літати або бігати, щоб врятуватися від суворих умов. Їхнє існування залежить від сонячного світла, яке зникло.

Що ми знаємо про них?

Скам’янілості в різних регіонах розповідають про різні версії подій. Очевидно, що під час падіння астероїда в Амазонії спостерігався високий оборот ангіосперму (зникнення та відродження видів), а в Північній Америці зменшилася кількість рослиноїдних комах, що свідчить про втрату рослин, які давали їжу. Але в інших регіонах, таких як Патагонія, не спостерігається жодних закономірностей.

Дослідження 2015 року, в якому аналізувалися скам’янілості ангіосперму 257 родів (родини зазвичай містять кілька родів), показало, що K-Pg мало впливав на темпи вимирання. Але цей результат важко узагальнити для 13 000 родів покритонасінних.

Мій колега Сантьяго Рамірес-Барахона (Santiago Ramírez-Barahona) з Національного автономного університету Мексики та я застосували новий підхід до вирішення цієї плутанини в дослідженні, яке ми нещодавно опублікували в журналі Biology Letters. Ми проаналізували великі родинні дерева покритонасінних, які в попередніх роботах були складені на основі мутацій у послідовностях ДНК 33 000-73 000 видів.

Цей спосіб мислення заклав основу для важливих знань про еволюцію життя, оскільки перше генеалогічне дерево було накреслене Чарльзом Дарвіном.

Хоча проаналізовані нами родинні дерева не включали вимерлих видів, їхня форма містить підказки про те, як змінювалися темпи вимирання з часом, через те, як зростала і зменшувалася швидкість розгалуження.

Швидкість вимирання лінії, в даному випадку покритонасінних, можна оцінити за допомогою математичних моделей. Та, яку ми використали, порівнювала вік предків з оцінками того, скільки видів повинно з’явитися на родовідному дереві, виходячи з того, що ми знаємо про процес еволюції.

Вона також порівнювала кількість видів у родоводі з оцінками того, скільки часу потрібно для еволюції нового виду. Це дає нам чисту швидкість диверсифікації – швидкість появи нових видів, скориговану на кількість видів, які зникли з родоводу.

Модель генерує часові діапазони, наприклад, мільйон років, щоб показати, як швидкість вимирання змінюється з часом. І модель дозволила нам виявити часові періоди з високими темпами вимирання.

Вона також може вказувати на періоди, коли відбувалися значні зрушення у створенні та диверсифікації видів, а також коли могло відбутися масове вимирання. Вона також показує, наскільки добре ці висновки підтверджуються даними ДНК.

Ми виявили, що темпи вимирання, схоже, були напрочуд постійними протягом останніх 140-240 мільйонів років. Цей висновок підкреслює, наскільки стійкими були покритонасінні протягом сотень мільйонів років.

Ми не можемо ігнорувати скам’янілості, які свідчать про те, що багато видів покритонасінних дійсно зникли в районі K-Pg, причому в деяких місцях це сталося сильніше, ніж в інших. Але, як підтверджує наше дослідження, лінії (родини та порядки), до яких належали ці види, продовжували існувати без змін, створюючи життя на Землі, яким ми його знаємо.

Це відрізняється від долі непташиних динозаврів, які зникли повністю: вся їхня гілка була підрізана.

Вчені вважають, що стійкість покритонасінних до масового вимирання K-Pg (чому були обрізані тільки листя і гілочки покритонасінних) може бути пояснена їх здатністю до адаптації. Наприклад, еволюцією нових механізмів поширення насіння та запилення.

Вони також можуть дублювати весь свій геном (всі інструкції ДНК в організмі), що забезпечує другу копію кожного окремого гена, на який може діяти відбір, потенційно приводячи до появи нових форм і більшої різноманітності.

Шоста подія масового вимирання, з якою ми зараз стикаємося, може розвиватися за схожою траєкторією. Тривожна кількість видів покритонасінних вже перебуває під загрозою зникнення, і їхня загибель, ймовірно, призведе до кінця життя, яким ми його знаємо.

Щоправда, покритонасінні можуть знову розквітнути із запасу різноманітних видів, що вижили – і вони можуть пережити нас.