Когда дело доходит до выживания в горячих, сухих окружающих средах никакое растение не делает это лучше, чем кактус. Комплект эволюционных приспособлений, и анатомических и физиологических, позволил им жить, где вода недостаточна.
Кактусы имеют мелкие корни, быстро впитывающие нечастые ливни пустыни, и большинство разновидностей не имеет легко высушенных листьев. Вместо этого фотосинтез переместился в закрытое помещение, имея место в их массивных, сочных основах. Как эти характерные особенности возникали?
Новое исследование развития кактуса предполагает, что стратегии экономии воды растения, возможно, были на первом месте, следовали только позже разительными переменами в анатомии растения.Майкл Доногу и Эрика Эдвардс, исследователи развития растения в Йельском университете в Нью-Хейвене, Коннектикут, проанализировали водные механизмы сохранения в роду кактуса Pereskia, ассортимент покрытых листвой кустов и деревьев, которые, как думают, представляют наследственное государство живущих кактусов. В работе, изданной в прошлом году, бригада упорядочила отобранные регионы ДНК 38 разновидностей кактуса и пришла к заключению, что современный Pereskia фактически представляет две эволюционных группы, одна из которых, вероятно, отделенный от остальной части кактусов, прежде чем они претерпели свои драматические анатомические изменения.
Вторая группа Pereskia более тесно связана с другими кактусами даже при том, что она не напоминает их анатомически.В новой работе Доногу и Эдвардс (кто теперь в Калифорнийском университете, Санта-Барбаре) посмотрели на семь из 17 известных разновидностей Pereskia, включая членов обеих групп. Как пара сообщает в июньском выпуске американского Натуралиста, этих семи разновидностей – которые прибывают из Южной Америки, и Центральная Америка – имеют водные особенности сохранения, подобные безлистным, кактусам с толстым стеблем и очень отличающиеся от других покрытых листвой растений, живущих в тех же окрестностях.
Например, листья растений Pereskia могут сохранить намного больше воды, и они, кажется, используют альтернативу, сохраняющий воду фотосинтетический путь, типичный для безлистных кактусов, когда условия особенно сухи. Так как эти физиологические особенности разделены обеими группами Pereskia, а также другими кактусами, несмотря на их древнее эволюционное разделение, бригада приходит к заключению, что они, должно быть, развились сначала, и что первые кактусы были «кустами или деревцами с фотосинтетическими листьями».
Это – «замечательное исследование», демонстрирующее, что развитие водного сохранения «готовило почву за потерю листьев и развитие сочности», говорит Дэвид Акерли, исследователь развития растения в Калифорнийском университете, Беркли. Роберт Уоллес, исследователь растения в Университете штата Айова в Эймсе, соглашается. «Авторы представляют первые эмпирические свидетельства этого сценария», говорит он, добавляя, что некоторые подобные кактусу черты, возможно, развились «задолго до того, как кактусы были кактусами».