Comment les plantes ont-elles évolué pour prendre différentes formes et tailles ? Nous avons cartographié un milliard d’années d’histoire végétale pour le découvrir
Des minuscules mousses aux fleurs colorées et aux grands arbres. Crédit : Philip Donoghue/James Clarke
Les plantes vont des simples algues et papillons d’étang unicellulaires aux mousses, fougères et arbres massifs. Les paléontologues comme nous débattent depuis longtemps de la manière dont une telle diversité de formes et de tailles a émergé, et de la question de savoir si les plantes sont passées d’algues à des formes multicellulaires et tridimensionnelles lors d’une floraison progressive ou d’une grande explosion.
Pour répondre à cette question, les scientifiques se sont tournés vers les archives fossiles. À partir de ces exemples mieux conservés, tels que les trilobites, les ammonites et les oursins, ils ont toujours conclu que la diversité des conceptions biologiques du groupe a été atteinte au cours des premières périodes de son histoire évolutive.
Cela a conduit à l’hypothèse selon laquelle leurs lignées évolutives Une plus grande capacité à innover tôt Après cette première étape d’abondance, ils s’en tiennent à ce qu’ils connaissent. Cela s’applique également à nous : tous les différents mammifères placentaires ont évolué à partir d’un ancêtre commun avec une rapidité surprenante. En est-il de même pour le règne végétal ?
Dans notre Nouvelle étudeNous avons cherché à répondre à cette question en recherchant des caractères spécifiques dans chaque grand groupe végétal. Ces traits allaient des caractéristiques de base des plantes – telles que la présence de racines, de feuilles ou de fleurs – à des détails infimes décrivant la diversité et l’ornementation de chaque grain de pollen. Au total, nous avons collecté des données sur 548 traits provenant de plus de 400 plantes vivantes et fossiles, représentant plus de 130 000 observations individuelles.
Nous avons ensuite analysé toutes ces données, regroupant les usines en fonction de leurs similitudes et différences globales, toutes cartographiées dans ce qui pourrait être considéré comme un « espace de conception ». Puisque nous connaissons les relations évolutives entre les espèces, nous pouvons également prédire les traits de leurs ancêtres communs éteints et inclure également ces ancêtres hypothétiques dans l’espace de conception.
Par exemple, nous ne trouverons jamais de fossiles des ancêtres d’une plante à fleurs, mais nous savons, grâce à ses plus proches descendants vivants, qu’elle était bisexuelle, radialement symétrique et avait plus de cinq Les carpelles sont disposés en spirale (la partie reproductrice femelle qui porte l’œuf) de la fleur. Ensemble, les points de données provenant d’espèces vivantes, de fossiles et d’ancêtres prédits révèlent comment la vie végétale a parcouru l’espace de conception au cours de l’histoire évolutive et à travers les temps géologiques.
Nous nous attendions à ce que les plantes à fleurs dominent l’espace de conception car elles représentent plus de 80 % des espèces végétales, mais ce n’est pas le cas. En fait, les bryophytes vivantes – comme les mousses, les hépatiques et les hornworts – atteignent presque autant de diversité dans leurs formes corporelles.
Cela n’est peut-être pas tout à fait surprenant étant donné que les trois variétés de plantes à mousse font leur propre travail depuis plus de trois fois plus longtemps que les plantes à fleurs. Malgré leur petite taille, même les humbles algues sont extraordinairement complexes et diversifiées lorsqu’elles sont observées au microscope.
Les relations évolutives véhiculées par les généalogies ramifiées dans le diagramme ci-dessus montrent qu’il existe, en général, une structure dans l’occupation de l’espace de conception : à mesure que de nouveaux groupes émergent, ils s’étendent vers de nouveaux territoires. Cependant, il existe également des preuves de convergence, certains groupes tels que les gymnospermes vivants (conifères et conifères) et les plantes à fleurs se rapprochant les uns des autres plutôt que de leur ancêtre commun.
Les deux axes résument la variation de conception anatomique entre les plantes. Les points colorés représentent des groupes vivants tandis que les points noirs représentent des groupes éteints connus uniquement à partir des fossiles. Les lignes reliant ces groupes représentent les relations évolutives entre les groupes vivants et fossiles, ainsi que leurs ancêtres, qui sont déduites de la modélisation évolutive. (Les chlorophytes et les charophytes sont des plantes marines et d’eau douce tandis que les autres groupes sont des plantes terrestres. Les angiospermes sont des plantes à fleurs.) Crédit : Philip Donoghue et al/ Plantes naturelles
Cependant, il est clair qu’une partie de ce qui distingue les différents groupes dans l’espace du design est le résultat de l’extinction. Cela est évident si l’on considère la répartition des espèces fossiles (points noirs) qui se produit souvent parmi les groupes d’espèces vivantes (points colorés).
Alors, comment s’est développée la diversité du plan corporel végétal ?
En général, le modèle général est celui d’une exploration progressive de nouveaux modèles résultant d’innovations habituellement associées à la reproduction, telles que l’embryon, la spore, la graine et la fleur. Celles-ci représentent des solutions évolutives aux défis environnementaux auxquels sont confrontées les plantes dans leur occupation progressive de niches de plus en plus sèches et difficiles à la surface de la Terre. Par exemple, l’innovation des semences a permis aux plantes qui les portent de se reproduire même en l’absence d’eau.
Au fil des temps géologiques, ces expansions se produisent par impulsions épisodiques, liées à l’émergence de ces innovations reproductives. L’évolution anatomique des plantes semble être motivée par une combinaison de potentiel génomique et d’opportunités environnementales.
La variation végétale suggère que le big bang a été un fiasco
Rien de tout cela ne correspond aux attentes selon lesquelles les lignées évolutives commencent de manière innovante avant d’être épuisées. Au lieu de cela, les formes fondamentales des plantes semblent avoir émergé hiérarchiquement tout au long de l’histoire de l’évolution, développant la structure anatomique héritée de leurs ancêtres. Il n’a pas perdu sa capacité à créer plus d’un milliard d’années ou plus au cours de sa durée de vie évolutive.
Cela différencie-t-il les plantes des animaux, dont les études constituent la base pour prédire l’innovation et l’épuisement précoces de l’évolution ? jamais. Nos études similaires chez les animaux et les champignons montrent que lorsque ces règnes multicellulaires sont étudiés dans leur intégralité, ils présentent tous un modèle de diversité anatomique augmentant de manière tangentielle. Les dynasties individuelles pourraient bientôt s’épuiser, mais dans l’ensemble, les royaumes continuent d’innover.
Cela suggère un modèle général d’innovation évolutive dans les règnes multicellulaires, et suggère également que les animaux, les champignons et les plantes ont encore beaucoup de jus évolutif dans leurs réservoirs. Espérons que nous soyons toujours là pour voir quelle innovation émergera ensuite.
Plus d’information:
James W. Clark et al., L’évolution de la variation phénotypique dans le règne végétal, Plantes naturelles (2023). est ce que je: 10.1038/s41477-023-01513-x
la citation: Comment les plantes ont-elles évolué pour prendre toutes les différentes formes et tailles ? Nous avons cartographié un milliard d’années d’histoire végétale pour le découvrir (9 septembre 2023) Récupéré le 9 septembre 2023 sur https://phys.org/news/2023-09-evolve-sizes-billion-years-history.html
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Il y a encore des millions d’années, l’Australie était un paradis pour les araignées.
Au cœur de ce continent aride, des scientifiques ont découvert le fossile parfaitement préservé d’une grande et frappante araignée qui errait et chassait dans une forêt tropicale luxuriante.
Ce n’est pas seulement une araignée fossilisée. Il ne s’agit que du quatrième fossile d’araignée jamais découvert en Australie, et du premier au monde, d’une araignée appartenant à la grande famille des Barychelidae, des araignées-trappes à pattes en brosse. La nouvelle espèce, qui vivait au Miocène il y a 11 à 16 millions d’années, a été officiellement nommée Mégamodontium McCloskey.
Deux parties du fossile. Mégamodontium McCloskey Il était conservé entre les rochers comme la garniture d’un sandwich à l’araignée. (Musée australien)
« Seuls quatre fossiles d’araignées ont été découverts sur l’ensemble du continent, ce qui rend difficile pour les scientifiques de comprendre leur histoire évolutive. C’est pourquoi cette découverte est si importante, car elle révèle de nouvelles informations sur l’extinction des araignées et comble une lacune dans l’histoire. Musée de la Nouvelle-Galles du Sud et de l’Australie : « Comprendre le passé ».
« Les plus proches parents vivants de ce fossile vivent maintenant dans les forêts humides de Singapour et même de Papouasie-Nouvelle-Guinée. Cela suggère que le groupe vivait dans des environnements similaires sur le continent australien, mais a ensuite disparu à mesure que l’Australie devenait plus sèche. »
L’araignée a été découverte parmi une riche collection de fossiles du Miocène, trouvés dans une zone de prairie de la Nouvelle-Galles du Sud connue sous le nom de McGraths Flat.
Cet assemblage est si exceptionnel qu’il a été classé comme Lagerstätte, une couche fossile sédimentaire qui préserve parfois les tissus mous.
Le type de roche trouvée au fond des fossiles rend l’ensemble de la collection encore plus fascinant : il s’agit d’un type de roche riche en fer appelée GoethiteDans lequel on trouve rarement des fossiles exceptionnels. Le processus de préservation était si détaillé que les chercheurs ont pu reconnaître les moindres détails du corps de l’araignée, la plaçant en toute confiance à proximité du genre moderne. monodonte – Mais il est cinq fois plus grand.
Ce n’est pas très énorme, comme monodonte Il est généralement assez petit, mais il s’agit toujours du deuxième plus grand fossile d’araignée jamais découvert dans le monde. Mégamodontium McCloskeyLa longueur de son corps est de 23,31 mm, soit un peu moins d’un pouce. Avec ses jambes écartées, il peut tenir confortablement dans la paume de votre main.
La taille massive de la bête ancienne rend la préservation détaillée de ses caractéristiques physiques encore plus impressionnante.
« La microscopie électronique nous a permis d’étudier les moindres détails des griffes et des poils des pattes, des pattes et du corps principal de l’araignée », explique le virologue Michael Freese de l’Université de Canberra, qui a scanné les fossiles en utilisant la microscopie à empilement.
« Les soies sont des structures ressemblant à des cheveux qui peuvent remplir diverses fonctions. Elles peuvent détecter les produits chimiques et les vibrations, défendre l’araignée contre les attaquants et même émettre des sons. »
Cette découverte pourrait donner des indices sur la façon dont l’Australie a changé au fil du temps, alors que le paysage s’est considérablement asséché. il n’y a pas monodonte ou Mégamodontium Araignées vivant aujourd’hui en Australie, ce qui suggère que la sécheresse pendant et après le Miocène a été responsable de l’anéantissement local de certaines lignées d’araignées.
Nous pourrions même apprendre pourquoi il y a si peu d’araignées-trappes préservées dans les archives fossiles.
« Non seulement c’est la plus grande araignée fossile jamais trouvée en Australie, mais c’est aussi le premier fossile de la famille des Barychelidae découvert dans le monde », explique l’arachnologue Robert Raven du Queensland Museum.
« Il existe aujourd’hui environ 300 espèces d’araignées-trappes vivantes, mais elles ne semblent pas se transformer en fossiles très souvent. Cela peut être dû au fait qu’elles passent beaucoup de temps dans des terriers et ne sont donc pas dans le bon environnement pour se fossiliser. » « .
Les premiers échantillons d’astéroïdes prélevés par la NASA depuis l’espace lointain ont atterri en parachute dans le désert de l’État américain de l’Utah.
Lors d’un survol de la Terre, le vaisseau spatial Osiris-Rex a relâché l’échantillon de la capsule à une distance de 101 390 kilomètres (63 000 miles). La petite capsule a atterri quatre heures plus tard sur une zone reculée de terrain militaire, tandis que le vaisseau mère s’est lancé à la poursuite d’un autre astéroïde.
Les scientifiques estiment que la capsule contient au moins une tasse de décombres d’astéroïdes riches en carbone connus sous le nom de Bennu, mais ils ne le sauront pas avec certitude tant que le conteneur ne sera pas ouvert.
Une partie s’est déversée et a flotté lorsque le vaisseau spatial a été tellement emporté que le couvercle du conteneur s’est coincé lors de l’assemblage il y a trois ans.
La capsule lancée par le vaisseau spatial Osiris-Rex. Photo : NASA/AFP
La capsule repose à la surface du désert près du parachute après son atterrissage sur Terre. Photo : NASA TV/AFP
Le Japon, le seul autre pays à avoir restitué des échantillons d’astéroïdes, en a collecté environ une cuillère à café lors de deux missions sur des astéroïdes.
Les cailloux et la poussière livrés dimanche représentent la plus grande quantité provenant de l’extérieur de la Lune. Les échantillons, préservés depuis l’aube de notre système solaire il y a 4,5 milliards d’années, aideront les scientifiques à mieux comprendre comment la Terre et la vie se sont formées.
Le vaisseau-mère Osiris-Rex a décollé lors d’une mission d’un milliard de dollars en 2016. Il est arrivé à Bennu deux ans plus tard et, à l’aide d’un long aspirateur, a arraché les débris de la petite roche spatiale ronde en 2020. À son retour, le le vaisseau spatial avait parcouru 4 milliards de kilomètres.
Les efforts de sauvetage de la NASA dans l’Utah comprenaient des hélicoptères ainsi qu’une salle blanche temporaire installée au champ d’essai et d’entraînement du ministère américain de la Défense dans l’Utah. Les échantillons seront transférés lundi matin vers un nouveau laboratoire du Johnson Space Center de la NASA à Houston. Le bâtiment abrite déjà des roches lunaires collectées par les astronautes d’Apollo il y a plus d’un demi-siècle.
Une image composite de 12 images de l’astéroïde Bennu, prises par le vaisseau spatial Osiris-Rex à une distance de 15 miles. Image : NASA/Goddard/Université de l’Arizona/PA Wire
Le scientifique principal de la mission, Dante Lauretta de l’Université d’Arizona, accompagnera les échantillons au Texas. Il a déclaré avant d’atterrir que l’ouverture du conteneur à Houston dans un jour ou deux serait le « véritable moment de vérité », étant donné l’incertitude quant à la quantité contenue à l’intérieur.
Les ingénieurs estiment qu’une canette contient 250 grammes de haricots, plus ou moins 100 grammes. Même au strict minimum, cela dépasserait facilement les exigences minimales de la mission, a déclaré le Dr Loretta.
La conservatrice en chef de la NASA, Nicole Luning, a déclaré qu’il faudrait quelques semaines pour obtenir une mesure précise.
La NASA prévoit d’organiser une présentation publique et un événement d’information en octobre.
Bennu orbite actuellement autour du Soleil à 80,4 millions de kilomètres (50 millions de miles) de la Terre et mesure environ un tiers de mile de diamètre, soit à peu près la taille de l’Empire State Building mais en forme de sommet tournant. On pense qu’il s’agit de la partie brisée d’un astéroïde beaucoup plus gros.
Au cours d’une enquête de deux ans, Osiris Rex a découvert que Bennu était un gros tas de décombres rempli de roches et de cratères. La surface était si meuble que le bras à vide du vaisseau spatial s’est enfoncé d’un pied ou deux dans l’astéroïde, aspirant plus de matière que prévu et coinçant le revêtement.
Les membres de l’équipe de la NASA ont diffusé dimanche en direct une mission de retour et de récupération d’échantillons de l’astéroïde Osiris-Rex à Dugway, dans l’Utah. Photographie : George Fry/Getty Images
Ces observations rapprochées pourraient devenir utiles à la fin du siècle prochain. Bennu devrait s’approcher dangereusement de la Terre en 2182, peut-être suffisamment près pour entrer en collision avec elle. Selon le Dr Loretta, les données collectées par OSIRIS-REx contribueront à tout effort visant à dévier l’astéroïde.
Osiris Rex poursuit déjà l’astéroïde Apophis et l’atteindra en 2029.
Il s’agit du troisième échantillon renvoyé par la NASA lors d’une mission robotique dans l’espace lointain. Le vaisseau spatial Genesis a largué des morceaux de vent solaire en 2004, mais les échantillons ont été endommagés lorsque le parachute s’est rompu et que la capsule a heurté la Terre. Le vaisseau spatial Stardust a transporté avec succès de la poussière de comète en 2006.
Les projets de la NASA visant à renvoyer des échantillons de Mars ont été suspendus après qu’un comité d’examen indépendant ait critiqué le coût et la complexité. Le rover martien Perseverance a passé les deux dernières années à collecter des échantillons de carottes pour un éventuel transport sur Terre. -AP
Une fusée SpaceX Falcon 9 a été lancée pour la 17e fois samedi soir (23 septembre).
La fusée Falcon 9, transportant 22 des satellites Internet Starlink de la société, a décollé de la station spatiale de Cap Canaveral en Floride samedi à 23 h 38 HAE (03 h 38 GMT le 24 septembre).
Le premier étage de la fusée est revenu sur Terre comme prévu, atterrissant sur un drone SpaceX en mer environ 8,5 minutes après le lancement.
à propos de: Train spatial Starlink : comment le voir et le suivre dans le ciel nocturne
Le premier étage d’une fusée SpaceX Falcon 9 repose sur le pont d’un drone peu après la mise en orbite de 22 satellites Starlink le 23 septembre 2023. (Crédit image : SpaceX)
Il s’agissait du 17ème décollage et atterrissage du premier étage du Falcon 9, selon A.J. Description de la mission SpaceX. Cela a égalé le record de réutilisation de l’entreprise, qui avait été établi quatre jours plus tôt par une autre fusée Falcon 9 lors d’un autre lancement Starlink.
Pendant ce temps, les 22 satellites Starlink ont été déployés depuis l’étage supérieur de la fusée Falcon 9 environ 65 minutes après le lancement.
Starlink est la vaste constellation Internet de SpaceX, qui fournit des services à des clients du monde entier.
Starlink se compose actuellement de Plus de 4 750 satellites opérationnelsCe nombre continuera de croître à l’avenir. SpaceX a reçu l’autorisation de lancer 12 000 véhicules à large bande et a demandé l’autorisation d’en lancer 30 000 supplémentaires.
Note de l’éditeur: Cette histoire a été mise à jour à 1 heure du matin (heure de l’Est) le 24 septembre avec des nouvelles du lancement réussi, de l’atterrissage de la fusée et du déploiement du satellite.
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