Atklājumi.lv

Cikadejas zaudē "dzīvo fosīliju" titulu

Ja jūs lasījāt materiālus par Zemes evolūcijas attīstības periodiem, noteikti pamanījāt, ka katram periodam bija raksturīgi noteikti organismu kompleksi. Sākumā tie bija primitīvie ūdens organismi, vēlāk attīstījās daudz sarežģītāki daudzšūņi, vēl vēlāk parādījās dažādi sauszemes iemītnieki - gan augi, gan dzīvnieki.

Piemēram, mūsu Latvijas Dabas muzeja paleontoloģijas ekspozīcijā parādītas pirms 365 miljoniem gadu dzīvojušā pasaulē primitīvākā tetrapoda jeb četrkāja Ventastega curonica fosilās atliekas, kuras tika atrastas Latvijā, Cieceres upes krastos, un dažādas bruņuzivis, kas dzīvojušas seklajā, siltajā jūrā Latvijas teritorijā (galvenokārt devona periodā), kad tagadējās Latvijas teritorija atradās tuvu ekvatoram. Šodien tās jau neeksistē, tomēr gadās, ka dažas ļoti senas sugas nodzīvo arī līdz mūsu laikiem. Savukārt, skvērā pretī Latvijas Universitātes galvenajai ēkai aug ļoti savāds koks – divdaivu ginks, kas ir vienīgais mūsdienu reliktais pārstāvis no ginku klases augiem.

Viena no senām augu grupām, ir cikadejas, kas augu valstī izdalītas cikadeju nodalījumā (Cycadophyta), klasē (Cycadopsida) un rindā (Cycadales). Tā ir ļoti interesanta augu grupa, kurai vēl nebija īsto augļu ķermeņu, bet bija īpaši veidojumi – strobili, kas cikadejām atgādināja čiekurus. Mūsdienās pastāv aptuveni 300 cikadeju sugu. Tās parādījās paleozoja ērā pirms 280 miljoniem gadu, bija ļoti izplatītās mezozoja ērā, sevišķi juras periodā un krīta perioda sākumā pirms 199,6 - 65,5 miljoniem gadu. Mūsdienās šie seno augu valsts pārstāvji sastopami Austrālijas, dienvidaustrumu Āzijas, Āfrikas un centrālās Amerikas tropu un subtropu joslā. Vairākas sugas ir aizsargājamas un ierakstītas Pasaules Sarkanajā grāmatā "IUCN Red List of Threatened Species."

Kopumā cikadeju grupa izpētīta labi, tomēr par mūsdienu sugu izcelsmi botāniķu vidū valdīja dažādi viedokļi, tāpēc zinātnieku grupa, kuras sastāvā bija Hārvarda universitātes Arnolda dendrārija (Arnold Arboretum, Harvard University) (Masačuseta) un vairāku citu ASV zinātnisko iestāžu speciālisti nolēma izpētīt šo problēmu. Grupas vadītāja bija Natālija Nagalinguma (Nathalie Nagalingum) no Arnolda dendrārija.

Zinātnieki bija izvirzījuši uzdevumu noskaidrot, vai mūsdienu sugas ir vairāku seno sugu pēcnācēji (resp. vai uz tām tiešām var attiecināt apzīmējumu "dzīvās fosīlijas") jeb tās cēlušās no vienas nelielas grupas, kas izveidojās pēc tam, kad senā grupa pārdzīvoja „pudeles kakliņa" momentu un no atlikušajiem pēcnācējiem turpmāk attīstījās (radiēja) dažādas atšķirīgas formas. Lai noteiktu mūsdienu sugu vecumu, pielietoja dažādas molekulārā pulksteņa metodes. Par pamatu pieņēma datus par kodola gēnu PHYTOCHROME P (PHYP), kas ir raksturīgs 199 sugām no visām 11 cikadeju ģintīm. Bija pieejama informācija arī par virknes cikadeju sugu plastīdu gēniem, kas ļāva veikt neatkarīgas rezultātu pārbaudes.

Lai noteiktu radiācijas laiku, vajadzēja izvēlēties sākumpunktu (reperu), no kura sākt skalas kalibrēšanu. Par tādu punktu pieņēma iespējamā cikadeju un ginku kopējā senča vecumu, kas varēja eksistēt pirms 270 miljoniem gadu. Mūsdienu sugu fosilo atlieku vecums palīdzēja precizēt kalibrēšanas skalu.

Iegūtie rezultāti apstiprināja iepriekš izveidoto cikadeju filoģenētisko koku topoloģiju, taču pētniekus pārsteidza nobīde laika līnijā, attiecībā uz mūsdienu cikadeju sugu rašanos. Ja agrāk domāja, ka cikadeju radiācija saistāma ar dinozauriem un notikusi pirms vairāk kā 65 miljoniem gadu, tad tagad izrādījās, ka tās nodalījušās tikai pirms 10-5 miljoniem gadu (vidējais un vēlais miocēns), turklāt visos kontinentos gandrīz vienā laikā. Iespējams, tas bija saistīts ar globālām klimatiskām izmaiņām. Senākas no mūsdienu sugām ir 12 miljonu gadu vecas, bet apmēram 5 miljonu gadu laikā izveidojās sugām bagātās ģintis Cycas, Encephalartos, Macrozamia un Zamia. Izejot no šī atklājuma, jāatzīst, ka mūsdienu cikadejas, lai arī ārēji līdzinās juras un krīta laikmeta augiem, tomēr ģenētiski nepārstāv tolaik dzīvojošos sugas un nav saucamas par "dzīvajām fosīlijām."

Svarīgā loma cikadeju evolūcijā bija savstarpējām attiecībām ar citiem organismiem – mikorizu sēnēm, apputekšņotājiem un dzīvniekiem fitofāgiem. Viena no specializētām apputekšņotāju grupām ir kāda vaboļu grupa, kas ir salīdzinoši jauna un attīstījusies kopā ar cikadejām.

Pētījuma autori secināja, ka kādas grupas pārstāvju skaita samazināšanās līdz bīstamai robežai - iziešana caur „pudeles kakliņu", kad grupa ir ļoti tuvu izmiršanai, tomēr var būt veiksmīga, un turpmāk, labvēlīgos apstākļos, grupa var attīstīties un radīt formu dažādību.

Avots:

N. S. Nagalingum, C. R. Marshall, T. B. Quental, H. S. Rai, D. P. Little, S. Mathews. Recent synchronous radiation of a living fossil // Science. 2011. V. 334. P. 796–799.