Odkryto najstarszą populację komórek macierzystych stożka wzrostu korzeni

| Nauki przyrodnicze
Postaw mi kawę na buycoffee.to
Slide number 81 (by permission of the Oxford University Herbaria), image taken by Alexander (Sandy) Hetherington (Department of Plant Sciences University of Oxford)

Naukowcy z Uniwersytetu Oksfordzkiego odkryli najstarszą populację komórek macierzystych merystemu (stożka wzrostu) korzeni. Znajduje się ona w skamieniałości sprzed 320 mln lat, należącej do zbiorów uczelnianego herbarium.

Prowadząc badania systemów korzeniowych prehistorycznych drzew, analizowałem jeden z preparatów sfosylizowanej gleby z uniwersyteckiego herbarium. Wtem zauważyłem strukturę wyglądającą jak żywy merystem wierzchołkowy korzenia współczesnych roślin. Zacząłem sobie zdawać sprawę, że patrzę na populację komórek macierzystych sprzed 320 mln lat, która została utrwalona w czasie wzrostu. To pierwszy raz, kiedy udało się coś takiego znaleźć. Zyskaliśmy więc unikatowy wgląd w rozwój korzeni setki milionów lat temu - podkreśla doktorant Alexander (Sandy) Hetherington.

W skamieniałości sprzed 320 mln lat zidentyfikowano też unikatowy, nieznany wcześniej wzorzec podziału. Oznacza to, że pewne mechanizmy kontroli tworzenia korzeni wymarły i w przeszłości mogły być o wiele bardziej zróżnicowane, niż się wydawało.

Autorzy publikacji z pisma Current Biology podkreślają, że najstarsze zachowane korzeniowe stożki wzrostu, w których widoczna jest anatomia komórkowa, występują w tzw. kulach węglowych (ang. coal balls). Są to bryły kalcytu z torfowisk z okresu kredy w Europie i Ameryce Północnej oraz z permu w Chinach. Przeważnie mają ok. 10-20 cm średnicy i są mniej więcej kuliste (stąd nazwa).

Należy jednak zaznaczyć, że żaden z opisanych dotąd merystemów nie rósł aktywnie w momencie utrwalenia. Ponieważ organizacja komórkowa merystemu zmienia się, gdy wzrost korzenia się zatrzymuje, do teraz nie dało się porównać dynamiki komórkowej, np. przekształcenia komórek macierzystych w zróżnicowane komórki, taksonów wymarłych i współczesnych.

Hetherington, Joseph G. Dubrovsky i Liam Dolan tłumaczą, że rozwój głębokich systemów korzeniowych w pierwszych globalnych lasach tropikalnych przyczynił się po części do jednej z największych zmian klimatu. Nasiliło się bowiem tempo wietrzenia chemicznego minerałów krzemianowych w skałach, co doprowadziło do spadku stężenia CO2 w atmosferze (wietrzenie chemiczne zachodzi na skutek działania wody zawierającej gazy), ochłodzenia i rozpoczęcia epoki lodowej.

Hetherington nadał skamieniałym komórkom nazwę Radix carbonica (łac. węglowe korzenie).

merystem korzeń wzrostu komórki macierzyste Radix carbonica Alexander Hetherington