В ископаемых листьях под микроскопом часто видны загадочные структуры. Исследователи из Боннского университета теперь смогли впервые показать, что они происходят из кристаллов оксалата кальция. С одной стороны, их открытие облегчает идентификацию древних растительных остатков. Но это также дает ответы на вопрос о том, как возникла способность образовывать такие кристаллы и какую функцию они предположительно выполняют. Результаты теперь опубликованы в журнале Scientific Reports.

Ископаемый образец Ro-59.9 усеян микроскопическими полостями. Некоторые из них выглядят так, как будто внутри них когда-то дремали крошечные ягодки малины, каждая размером всего в две сотых миллиметра. Окаменелый лист был найден на раскопках Ротта близ Бонна, и ему более 20 миллионов лет. На данный момент невозможно сказать, к какому виду растений он относится.

Возможно, это скоро изменится. Потому что положение и форма полостей подобны своего рода отпечаткам пальцев: их можно использовать для идентификации ископаемых остатков растений.

"До сих пор не было известно, как образовались эти полости", - объясняет Махди Малехоссейни из Института наук о земле Боннского университета.

"Например, считалось, что они произошли от водорослей или пыльцы других растений, которые каким-то образом попали на лист во время окаменения. Но после анализа сотен таких структур мы можем это исключить. Вместо этого мы смогли показать, что кристаллы оксалата кальция ответственны за углубления ".

Микролинзы для лучшего фотосинтеза?

Оксалат кальция образуется очень многими живыми растениями; он считается одним из наиболее распространенных биоминералов. Какие функции он выполняет, пока окончательно не выяснено. Однако есть подозрение, что кристаллы служат хранилищами кальция. Кроме того, поскольку они образуются в листьях, но часто проникают на поверхность листьев по мере роста, они, вероятно, отпугивают вредителей.

"Многие насекомые испытывают отвращение к оксалату кальция — им не нравится ходить по нему", - объясняет профессор доктор Джес Раст, который руководил исследованием. "Некоторые растения также, по-видимому, используют кристаллы в качестве микролинз, чтобы более эффективно использовать солнечный свет для фотосинтеза".

Кристаллы очень чувствительны к кислоте. Поэтому они растворяются во время окаменения и больше не могут быть обнаружены в находках возрастом в миллионы лет. Часто, однако, отпечатки остаются в тех местах, где они сидели (в биологии говорят о "друзах"). Иногда органический материал или другие минералы также накапливаются в этих углублениях, которые затем оседают подобно крошечным бусинкам в ископаемом листе.

"Мы изучили микроструктуру косточек и их распределение на ископаемых листьях, видовую принадлежность которых мы знали", - объясняет Малехоссейни. "Кроме того, мы изучили кристаллы оксалата кальция в листьях современных растений. Мы обнаружили четкие параллели у близкородственных видов. Например, кристаллические отпечатки в ископаемом листе гинкго сильно напоминают отложения оксалата кальция современного гинкго по распределению и структуре."

Важные идеи об эволюции

Из окаменелостей растений с голыми семенами, таких как ели или сосны, уже было известно, что на них иногда видны отпечатки кристаллов оксалата кальция. Однако это не было известно о покрытосеменных растениях, которые являются большинством цветов и лиственных деревьев. "Это совершенно новая область исследований", - объясняет Джес Раст. "Среди прочего, теперь мы хотим исследовать, как способность образовывать кристаллы оксалата кальция развивалась в ходе эволюции".

При этом исследователи хотят сосредоточиться на периодах, когда условия окружающей среды быстро менялись — например, температура или интенсивность ультрафиолетового излучения. "Если распределение друзы также меняется после таких разрезов, то мы можем сделать выводы о биологической функции кристаллов", - говорит Раст.