Las esporas de plantas terrestres fosilizadas más antiguas hacen que los científicos reconsideren cómo evolucionaron las plantas

Cuando las plantas se aventuraron por primera vez en la tierra, evolucionando a partir de algas que habitan en agua dulce, hace más de 500 millones de años, transformaron el planeta. Al extraer dióxido de carbono del aire, enfriaron la Tierra y, al erosionar las superficies rocosas, ayudaron a construir el suelo que ahora cubre tanta tierra.

Estos cambios en la atmósfera y la superficie terrestre del planeta allanaron el camino para la evolución de la biosfera que conocemos. Las plantas terrestres constituyen alrededor del 80 por ciento de la biomasa terrestre.

Las plantas pioneras eran pequeñas y parecidas a musgo, y tuvieron que superar dos grandes desafíos para sobrevivir en la tierra: evitar la desecación y sobrevivir a la intensa luz ultravioleta del sol.

En muestras de rocas de Canning Basin en el norte de Australia Occidental, hemos descubierto esporas fosilizadas de 480 millones de años de antiguas plantas terrestres junto con esporas de algas ancestrales que habitan en el agua.

Estas son las esporas de plantas terrestres más antiguas encontradas y nos dan nuevas pistas sobre cuándo y dónde las plantas dieron el salto a la tierra y también cómo lograron sobrevivir. La investigacion es publicado

en Ciencia.

Cuando las plantas colonizaron la tierra

Las estimaciones del momento inicial de la colonización de la tierra por plantas se basan en grandes restos vegetales fosilizados, cálculos de cuánto tiempo han tardado las diferentes especies en evolucionar (llamado “reloj molecular“datos) y el registro de esporas de plantas.

Los datos del reloj molecular sugieren que la colonización de la tierra ocurrió hace unos 515 millones de años (en el período Cámbrico), mientras que los primeros fósiles de tallos de plantas ocurren hace unos 430 millones de años (en el período Silúrico medio).

Estas primeras plantas pequeñas no tenían sistemas de raíces ni tejido leñoso duro, lo que puede explicar por qué sus restos fósiles son raros.

Alternativamente, podemos mirar las esporas de las plantas. Las esporas son unidades reproductivas simples que transportan material genético (mucho más simple que las semillas, que no evolucionaron hasta mucho más tarde).

Para una reproducción exitosa, las paredes de esporas de las plantas terrestres tenían que ser lo suficientemente fuertes como para resistir la desecación y el daño de la radiación ultravioleta.

Estas resistentes paredes de esporas también son las que permiten que las esporas se conserven durante cientos de millones de años en sedimentos antiguos y que se extraigan de esos sedimentos utilizando ácidos fuertes como los que se utilizan en este estudio. Luego estudiamos las formas de las esporas bajo el microscopio.

La forma de las esporas

Las esporas de las primeras plantas terrestres se presentan como grupos más o menos regulares dispuestos geométricamente de dos o cuatro células. Tales esporas se han encontrado en sedimentos de hasta 465 millones de años (en el período Ordovícico), lo que las coloca al menos 35 millones de años antes que cualquier fósil de plantas más grande conocido.

Sin embargo, también se han encontrado esporas más viejas (de hace unos 505 millones de años) en los Estados Unidos. Paul Strother (del Boston College, mi coautor de la nueva investigación de Canning Basin) y sus colegas han demostrado que estas esporas más antiguas probablemente se deriven de algas de agua dulce llamadas carófitas.

Estas esporas más antiguas se presentan como “paquetes” de células de forma irregular. Estos mismos “paquetes” de esporas también se encuentran en los fósiles que encontramos en Canning Basin, que datan de unos 25 millones de años después.

Las algas carófitas viven de forma semiacuática. Para sobrevivir en esta situación, desarrollaron genes para resistir la desecación y los efectos dañinos de los rayos UV.

Las primeras plantas terrestres capturaron partes de ese genoma de algas ancestrales, quizás a través de una “transferencia horizontal de genes” en la que las bacterias mueven genes de un organismo a otro, o desarrollaron genes similares por sí mismos.

Dado el marco de tiempo de millones de años, sugiere que el origen de las plantas terrestres no ocurrió como un evento singular.

Encontramos esporas de plantas terrestres, con dos o cuatro células, y esporas de algas empaquetadas de manera irregular en el conjunto de Canning Basin, lo que muestra que las plantas terrestres y sus antepasados ​​de algas existían juntas en la misma área al mismo tiempo.

También reduce la brecha de tiempo entre las estimaciones de la colonización de la tierra a partir de los datos del reloj molecular (hace 515 millones de años) y la evidencia fósil.

Con alrededor de 480 millones de años, el registro de Canning Basin es el más antiguo encontrado hasta ahora en cualquier parte del mundo.

¿Dónde empezaron las plantas terrestres?

Nuestro descubrimiento se deriva de estudios anteriores de esporas de plantas terrestres en Canning Basin. En 1991, las esporas datan hace alrededor de 440-445 millones de años fueron encontrados, y más data de hace 460 millones de años se encontraron en 2016.

Esos dos registros solo se encontraron después de examinar extractos de aproximadamente 100 muestras de núcleos en un esfuerzo por determinar la edad de las secuencias de rocas, lo que muestra que las esporas son raras.

Los sedimentos depositados en la Cuenca Canning en este período son principalmente de ambientes marinos, como podemos ver en fósiles de conchas y microfósiles como conodontos.

Las primeras plantas terrestres, como sus antepasados ​​de las algas carófitas, crecieron en entornos de agua dulce en las orillas del mar.

Se lavaron esporas y sedimentos en estas áreas. Entonces, los registros fósiles que nos han llegado dependen de la geografía del mundo antiguo.

En 2020, Geoscience Australia, en colaboración con el Servicio Geológico de Australia Occidental, perforó un pozo en la parte sur de Canning Basin para comprender la geología de las rocas del subsuelo.

Después de la extracción ácida de muestras de roca de una formación geológica llamada Formación Nambeet, que data del período Ordovícico Temprano (hace 485 millones a 470 millones de años), identificamos esporas de plantas terrestres con los arreglos regulares típicos de dos o cuatro células.

Como parte de ese trabajo, examinamos preparaciones de esporas de plantas, ya montadas en portaobjetos de vidrio, de la sección original de la Formación Nambeet perforada en 1958.

Y aquí encontramos el primer registro de esporas de plantas terrestres asociadas con esporas de sus antepasados ​​de algas. Nuestro descubrimiento no hubiera sido posible sin el acceso a estos materiales anteriores proporcionados por el gobierno de WA.

Se necesitan más estudios para determinar dónde se encuentran más esporas de algas y plantas terrestres en los sedimentos australianos de los períodos Cámbrico tardío y Ordovícico.

Los nuevos datos también pueden arrojar luz sobre dónde comenzaron las plantas terrestres: ¿fue en este continente, como han sugerido otros?

El presente trabajo ha enfatizado la importancia del acceso a datos y materiales previos, y reconocemos el papel fundamental de la infraestructura científica de curar muestras y datos geológicos por parte del gobierno de WA.La conversación

Clinton Foster, Profesor honorario, Universidad Nacional de Australia.

Este artículo se vuelve a publicar desde La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el artículo original.

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