Exceptionellt bevarade embryon i fossila blomfrön

Nu har museets forskare undersökt 250 fossila frön från några av de första blomväxterna på jorden, ca 125-110 miljoner år gamla. I många av fröna hittades växtens embryo i sitt vilostadium.

Forskningen publicerades i Nature 16 december 2015.

Resultaten visar att de första blomväxterna hade små embryon i frön med förmåga att ligga i dvala i väntan på rätt tillfälle att börja gro. Men de kunde inte sprida sig lika fort över öppen mark som vissa av dagens växter kan.

Dessa millimeterstora fossila frön har avbildats tredimensionellt med röntgentomografi. Den relativt nya metoden öppnar för helt nya möjligheter att forska om tidiga blomväxters utveckling då gruppen uppkom i tidig krita.

Röntgenstrålning och ömtåliga fossil

Ett forskarteam från Naturhistoriska riksmuseet i Stockholm, Aarhus Universitet i Danmark, Yale University i New Haven, USA och Swiss Light Source, Paul Scherrer Insitute, Villigen, Schweiz, har för första gången dokumenterat embryon i ett brett spektrum av 125-110 miljoner år gamla blomväxter och jämfört dessa med embryon från nulevande blomväxter. Embryona är exceptionellt välbevarade och öppnar för helt nya möjligheter i forskningen om tidiga blomväxters släktskap, reproduktionsbiologi och ekologi under gruppens uppkomst och dramatiska spridning under tidig krita.

Fynden av de fossila embryona gjordes som en del av en omfattande studie av blommor, frukt och frön från tidig krita med användning av synkrotronstrålning och Röntgen-mikrotomografi. En relativ ny, icke-destruktiv metod, som är speciellt lämplig för små, ömtåliga fossil.

Mer än 250 fossila frön från ca 75 olika arter av tidiga blomväxter har undersökts. Alla fröna är mycket små, typiskt mellan ½ mm och 2,5 mm långa. Ungefär hälften av fröna hade inre celldetaljer bevarade och i ca 50 frön fanns ett helt eller delvist bevarat embryo, medan andra hade ett hålrum i näringsvävnaden, som visar embryots ursprungliga position och maximala storlek. Embryot är i alla dessa frön mycket litet med extremt små, inte fullt utvecklade hjärtblad. Inget av fröna har fullt utvecklat embryo. Exceptionellt ofta finns subcellulära detaljer av strukturer bevarats, som kan jämföras med cellkärnor, proteiner och fetter i embryot och den omgivande näringsvävnaden hos liknande nulevande blomplantor.

Frövila hos ursprungliga blomväxter

De fossila fröna och deras embryon är bevarade i vilostadiet i sin utvecklingscykel. Innan fröet kunde gro och en ny växt etableras skulle embryot först växa inuti fröet. Upptäckten av de fossila embryo-bärande fröna bekräftar därmed hypoteser baserade på nulevande växter att små embryon och frövila är basalt för blomväxter som helhet. Studierna visar dock också att förhållandet mellan embryo och frö generellt är mycket mindre hos de fossila blomväxterna än hos de nulevande former och att förhållandet embryo:frö är en storleksordning mindre än det som är hypotiserat för ur-blomväxten baserat på studier av nulevande växter.

Frövila hos de fossila blomväxterna kunde säkra fröns överlevnad tills det fanns gynnsamma förhållanden för tillväxt och etablering. Dock har det mycket lilla embryot och den moderata mängden näringsvävnad hos de fossila fröerna varit en begränsande faktor för hur snabbt dessa tidiga blomväxter kunde gro och etablera sig som reaktion på kortlivade ändringar i den fysiska miljön. Detta är viktigt därför att det visar att även om de tidiga blomväxterna på många sätt liknade nulevande pionjärväxter, som koloniserar öppen mark, så kunde de första blomväxterna inte matcha den mycket snabba tillväxten hos många nulevande örter som utvecklades senare och som har visat sig vara mycket mer effektiva när det gäller att exploatera nya kortlivade ekologiska öppningar.

Källa

Friis, E. M., Crane, P. R., Pedersen, K. R., Stampanoni, M. & Marone, F. (2015). Exceptional preservation of tiny embryos documents seed dormancy in early angiosperms. Nature

Kontakt

Else Marie Friis, email else.marie.friis@nrm.se, telefon 08 5195 4155