Ученые рассказали, как забытые окаменелости из Колорадо могут переписать часть истории эволюции растений
Ботаники и палеонтологи во главе с исследователями из Калифорнийского университета в Боулдере идентифицировали ископаемый перец чили, который может переписать географию и график эволюции семейства томатных растений. Выводы группы, опубликованные в журнале New Phytologist, показывают, что перец чили (Capsiceae) в семействе помидоров и пасленовых (Solanaceae) намного старше и распространен гораздо шире, чем считалось ранее. Раньше ученые считали, что перец чили появился в Южной Америке не более 15 миллионов лет назад, но новое исследование отодвигает эту дату как минимум на 50 миллионов лет назад и предполагает, что перец чили действительно присутствовал в Северной Америке в то время.
Росио Дина, исследователь с докторской степенью в области экологии и эволюционной биологии, и Абель Кампос, студент с двойной специализацией в области эволюционной биологии и молекулярной, клеточной биологии и биологии развития, не планировали переписывать историю, когда встретились однажды днем в Музее Университета Калифорнии в Боулдере. Естествознание в 2021 году. Тем не менее, среди группы образцов в своих коллекциях, собранных из формации Грин-Ривер — геологической сокровищницы на северо-западе Колорадо и юго-западе Вайоминга — Дина заметила специфическую черту пасленовых, заложенную в одной окаменелости: маленькие шипы на конце плодоносящий стебель.
«Сначала я подумала: «Ни за что, это не может быть правдой», — сказала Дина, ведущий автор исследования. «Но это было так характерно для перца чили».
После того, как они обнаружили две из этих окаменелостей в коллекциях CU Boulder, Дина и Кампос, соавтор исследования, нашли еще одну из племени перца чили в коллекциях Денверского музея природы и науки (DMNS). Все три окаменелости происходят из формации Грин-Ривер в Колорадо: образцы CU из округа Гарфилд и окаменелости DMNS из округа Рио-Бланко.
Эти окаменелости перца чили из геологической эпохи эоцена (от 34 до 56 миллионов лет назад) совпадают с временной шкалой другой окаменелости паслена, найденной в формации Эсмеральдас в Колумбии, показывая, что это семейство уже было распространено по всей Америке уже 50 миллионов лет назад.
«Семья намного старше, чем мы думали», — сказала Дина.
Семейство пасленовых включает 3000 видов и почти 100 различных родов, включая перец чили. Древний перец чили технически был фруктом и ягодой. Хотя помидоры и перец обычно ассоциируются с овощами, у них внутри есть семена, что официально относит их к фруктам.
Исследователи не могут быть уверены в точной форме или цвете перца чили, но он, вероятно, был меньше по сравнению с современным перцем чили. По словам Дины, как и его родственники, он мог быть довольно острым.
Дина и Кампос идентифицировали окаменелость по уникальной форме зубцов чашечки: шипы на конце плодоносящего стебля, которые держат перец, как те, что держат драгоценный камень в кольце.
«В мире около 300 000 видов растений. Единственные растения с такой чашечкой — это группа из 80 или 90 видов», — говорит Стейси Смит, старший автор статьи и доцент кафедры эволюционной биологии Калифорнийского университета в Боулдере.
Палеонтологи собрали окаменелость CU Boulder из формации Грин-Ривер в 1990-х годах. Но его точная принадлежность годами оставалась загадкой, отчасти потому, что в мире существует лишь горстка «соланологов», ботаников, изучающих семейство пасленовых. Когда Дина нашла эти окаменелости в Колорадо, она только что вернулась из глобального поиска образцов окаменелостей семян семейства томатов, только чтобы найти некоторые «только что созревшие для сбора» прямо в кампусе.
«Многие открытия происходят спустя десятилетия после того, как образцы были собраны», — сказал Смит. «Кто знает, сколько других новых ископаемых видов находится в любом из этих музеев? Они просто ждут, когда правильные глаза посмотрят на них».
Перец чили в этих окаменелостях вырос в течение эоцена, геологической эпохи, которая длилась от 34 до 56 миллионов лет назад, когда континенты дрейфовали к их нынешним положениям. В это благодатное время в истории Земли уровень углекислого газа колебался от 700 до 900 частей на миллион (вдвое выше, чем сегодня), а пальмы росли на севере вплоть до Аляски. Поскольку на Земле практически не было льда, уровень моря был на целых 500 футов выше, чем сегодня.
Ученые предполагали, что происхождение перца чили началось в Южной Америке примерно от 10 до 15 миллионов лет назад, откуда он затем распространился по суше и воде на другие континенты. В то время как в Колорадо сегодня очень мало местных пасленовых и нет перца чили, это новое открытие намекает на то, что 40-50 миллионов лет назад в Северной Америке могло существовать множество растений из семейства томатных, которые с тех пор в значительной степени исчезли.
Эксперты предположили, что плодоядные птицы, которые существовали еще 60 миллионов лет назад, могли разносить семена и растения по всему миру с собой в своих кишках, прилипших к перьям или к грязи на ногах. Но этим птицам также нужно было что-то есть, чтобы подпитывать свои путешествия, а мясистые ягоды или перец — идеальное топливо. Птицы могли распространять перец с континента на континент, но перец также мог иметь решающее значение для успеха тех же самых птиц.
Таким образом, семейство пасленовых могло легко зародиться в Северной Америке, а не в Южной Америке, а затем рассеяться в другом направлении, и с этим открытием ученые больше не могут сказать наверняка, сказал Смит.
«Этот перец чили, вид, который, как мы думали, возник в мгновение ока, существует уже очень долгое время», — сказал Смит. «Мы все еще пытаемся разобраться с этой новой временной шкалой».
