과학자들은 마침내 찰스 다윈 (Charles Darwin)의 '신비한 신비 (Abominable Mystery)'를 풀어 낸다.

몇 년 동안 찰스 다윈은 꽃으로 유령이되었습니다. 1859 년에 자연 주의자는 그의 가장 유명한 작품을 발표했는데, 종의 기원에 대하여,이 책은 일반적으로 진화 생물학의 기초로 간주됩니다. 그러나 20 년 후, 그는 여전히 하나의 큰 일에 귀찮았습니다. 도대체 모든 꽃은 어디에서 왔습니까? 1879 년 식물 학자 요셉 달튼 후커 (Joseph Dalton Hooker)에게 보낸 편지에서 다윈은이 문제를 "가증스러운 신비"라고 불렀습니다. 어리석은 것처럼 보일 수도 있지만, 다윈은 피씨 식물로 알려진 꽃 피는 식물이 얼마나 빨리 우세하게 되었는가를 설명 할 수 없었습니다 primitive angiosperms - 소나무와 손바닥을 포함하는 그룹.

화석 기록에 따르면 약 1 억 년 전에 백악기에 다양한 종류의 피자 식물이 등장하여 지구상의 지배적 인 유형의 식물로서 겉씨 식물을 대체했습니다. 현대의 라벤더, 밀, 장미, 목련, 데이지 등의 조상 인 갑작스런 식물의 엄청난 양은 다윈의 이론에 반해 선택의 압력으로 시간이 지남에 따라 새로운 종들이 매우 천천히 생겨났다. 현재의 가설은 대부분의 피자 식물이 곤충이나 다른 동물들과 함께 진화 해 식물에 종자가 나는 과일을 생산할 수 없다는 것을 제시합니다. 그러나 이러한 가설은 고대 피자 식물의 서사시적인 붐을 설명하지 못한다.

목요일 저널에 게재 된 논문 PLOS 생물학 몇 명의 과학자들이 왜 피자 식물이 겉씨를 너무 갑작스럽게 대체했는지에 대한 가증스러운 수수께끼에 대한 해답을 제시했다. 샌프란시스코 주립 대학의 생태 및 진화의 조교수 인 케빈 시모 닌 (Kevin Simonin)과 아담 로디 (Adam Roddy)는 세포의 효율성에 관한 모든 증거를 제시합니다. 피자 식물의 성공에 대한 비밀은 약 1 억 4 천만년 전부터 시작된 식물 세포의 빠른 축소이다. 이러한 소형화는 효율성을 대폭 향상 시켰습니다. 일단 피자 식물이 훨씬 더 효율적으로되면, 그들의 육상 생태계의 지배는 시간 문제 일뿐입니다.

연구팀은 피자 식물과 겉씨 속의 게놈의 상대적인 크기를 조사한 다음이 수치를 식물의 이산화탄소 포획 능력 및 액체 전달 효율과 비교함으로써이 결론에 도달했다. 세포 크기는 다양한 요인으로 인해 크게 달라질 수 있지만, 게놈 크기는 세포 크기의 강력한 예측 인자입니다. 따라서 더 작은 게놈은 더 작은 세포를 의미하므로 더 많은 세포가 식물 조직의 같은 부피로 포장되어 더 많은 이산화탄소와 물을 섭취함으로써 에너지를 생산하고 성장을 촉진시키는 탄수화물을 생산할 수 있다고 결론 지었다.

광합성은 우리 모두가 알다시피, 식물이 물과 이산화탄소를 탄수화물로 바꾸기 위해 햇빛을 필요로하기 때문에이 그림의 큰 부분입니다. 이전의 연구에 의하면 피질 식물의 광합성 능력이 높아지면 겉씨 속의 사촌들보다 훨씬 빠르게 성장할 수 있었지만이 새로운 연구는 우리에게 방법 피자 식물은이 높은 수준의 효율을 달성했습니다.

Simonin과 Roddy는 수분 조절 인자와의 공 진화 (covolution)가 피자 식물의 진화의 특정 기작에 큰 역할을 했음에도 불구하고, 생물 물리학 건축의 기본 요소 인이 모든 식물에 공통적 인 어떤 것이 있다고 말합니다. 아마도이 연구는 다윈의 마음을 편안하게 만들 것입니다. 그러나 더 많은 가능성이있어, 그는 새로운 질문을했을뿐입니다.

추상: 백악기의 꽃 피는 식물의 갑작스런 기원과 빠른 다각화는 오랫동안 "가증스러운 수수께끼"로 간주되어 왔습니다. 그들의 다양성의 원인은 주로 수분제 및 초식 동물과의 공진화에 기인 한 반면, 이전에 지배적 인 양치류와 경쟁하지 못하는 능력 겉씨장은 많은 가설의 주제가되어왔다. 이 중에서 공통적 인 것은 피자 식물 만이 작고 더 많은 기공을 가지고 잎을 발달 시켰으며 더 높은 분지 율의 증식, 광합성 및 성장을 가능하게하는 분지 조절 네트워크가 더 많았습니다. 그럼에도 불구하고, 어떻게 피자 식물이 그들의 잎을 더 작고 풍부한 stomata로 포장하는지 그리고 더 많은 정맥들은 알려지지 않았지만 세포 크기에 관한 간단한 생물 물리학 적 제약과 연관되어 있습니다. 단지 백조의 혈통 계통 만이 초기 백악기 동안 빠른 게놈 축소를 겪었으며, 이로 인해 더 많은 정맥과 기공을 잎에 채우는 데 필요한 세포 크기의 감소가 촉진되어 실제 1 차 생산성을 효과적으로 최대 잠재력에 가깝게 가져왔다. 따라서, 피자 식물의 경쟁력 강화는 게놈의 크기를 줄이는 데 그쳤다.