Ископаемые корни древних деревьев оказались устроены необычнее, чем считали палеоботаники. Микрокомпьютерная томография трех слепков стигмарий показала, что их подземные оси выпускали боковые корешки по схеме, похожей на рост побегов. Это по-новому объяснило, как гигантские плауновидные деревья закреплялись в болотах каменноугольного периода.
Стигмариями (Stigmaria) называют окаменелости подземных частей древних плауновидных деревьев. Такие деревья росли в позднем палеозое и достигали десятков метров в высоту. Их подземные органы расходились на метры, а на поверхности слепков оставались ряды круглых и овальных ямок — следы тонких боковых корешков.
Эти слепки, стигмарии, помогали понимать, как выглядели древние угольные леса. Еще в XIX веке находки стигмарий рядом с пнями сигиллярий показали, что угольные болота были настоящими лесами на этом месте, а не скоплением принесенных водой стволов. Корни удерживали деревья в грунте и сохраняли положение растений после гибели. Но строение стигмарий оставалось спорным. Внешняя форма не давала ответа: для решения спора нужно было увидеть внутреннюю анатомию.
У современных сосудистых растений корни и побеги обычно растут по разным правилам. В побеге гормон ауксин образуется у верхушки и движется от нее вниз, помогая размещать листья и боковые органы. В корнях боковые корни развиваются иначе, из внутренних тканей. Поэтому направление сосудистых следов в ископаемом органе могло показать, какая программа роста работала у стигмарий.
Ученые с помощью микрокомпьютерной томографии исследовали три слепка стигмарий и проверили, была их верхушка похожа на корень или побег. Результаты опубликовали в журнале Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.
Внутри слепков исследователи увидели сеть сосудистых следов, которые питали боковые корешки. У самой верхушки эти следы шли вдоль оси и соединялись с внутренней поверхностью верхней части. Некоторые молодые следы подходили к верхушке, но еще не доходили до центральной стелы. Дальше они поворачивали и шли радиально к местам прикрепления корешков на поверхности.
Эта картина напоминала развитие побега. Боковые структуры появлялись рядом с верхушкой, а их сосудистые пути перестраивались по мере роста оси. Авторы исследования сделали вывод, что верхушка стигмарий работала не как типичный корень, а как побегоподобная меристема. По их модели, это согласовывалось с движением ауксина от верхушки, как у побегов.
Еще одна важная деталь — анастомозы. Так называют места, где сосудистые следы разных боковых органов сходятся перед соединением с центральной стелой. Они встречались в трехмерных моделях у стигмарий и были похожи на рисунки сосудистых следов у побегов, листьев и шишек древовидных плауновидных. Это усилило вывод о побегоподобной программе развития.
В итоге стигмарии выглядели не как «перевернутые побеги», а как особые подземные органы плауновидных деревьев. Они выполняли функции корней, но развивались по необычной, побегоподобной схеме. Это был особый орган древних деревьев, возникший из измененной побеговой оси и не имеющий прямых аналогов среди живых видов.
Автор: Илья Гриднев