Gdybyś miał zgadnąć, który organizm posiada plemniki z 40 000 ogonów, co byś zgadł? Słonia? Wieloryb? Chuck Norris? Czy zgadłbyś, że należy ona do rośliny?
To jest sperma Zamia roezlii. Ma frędzle przypominające suknię klapową, składające się z dziesiątek tysięcy flagelli, aby turbodoładować swoją drogę do jajeczek.* To, że roślina powinna posiadać plemniki o takiej mocy jest tym bardziej zaskakujące, że większość roślin ma plemniki bez ogonów. Ziarno pyłku to tak naprawdę maleńka haploidalna roślina zwana męskim gametofitem. W większości kwitnących i iglastych roślin ziarno pyłku produkuje dwa ogoniaste plemniki, które podróżują w dół rurki pyłku nory, aby dotrzeć do żeńskiego gametofitu pochowany wewnątrz stożka lub kwiat – nie ogony needed.
Przodkowie roślin mają tendencję do pływania plemników, ponieważ rośliny lądowe ewoluowały z wodnych zielonych alg, gdzie pływanie – i zapłodnienie – było łatwe. Kilka roślin przodków, takich jak mchy, wciąż ma plemniki z ogonami i polega na wodnistej powłoce na powierzchni rośliny, aby plemniki mogły dostać się z punktu A do punktu B. Ale są one tak kiepskimi pływakami, że niektóre mchy uciekają się do planu B: robią specjalne liście złożone w małe kubki rozbryzgowe, a kiedy kropla deszczu ląduje w nich, ich architektura wyrzuca plemniki w górę, próbując wysłać je w pobliże otwartej samicy. Tak więc turbodoładowana pływająca sperma roślinna jest zdecydowanie dziwactwem.
Do jakiej rośliny należy ta imponująco obdarzona sperma? Cycad.
OK, więc co to jest cycad? To jest cykada.
Nie jaja dinozaurów — ale coś, co dinozaury mogły zobaczyć. Creative Commons kiryna. Kliknij obraz, aby uzyskać licencję i link.
Tutaj, jak one zazwyczaj wyglądają z profilu. To są dojrzałe, młode i siewki cykad tego samego gatunku.
Creative Commons Esculapio; Kliknij obrazek aby uzyskać licencję i link.
Kykady są stare. Bardzo stare. Były dominującymi roślinami podczas mezozoiku, wieku dinozaurów, co widać na niezliczonych starożytnych malowidłach ściennych. Przynajmniej taki był dogmat przez wiele, wiele lat. Ale ostatnio opublikowano szeroko zakrojone badania, które podważają tę ideę – jeśli spojrzeć na nią w pewien sposób. Ale zanim do tego dojdziemy, spójrzmy na to, czym są cykady i na ich zaskakującą biologię.
Czasami nazywane palmami sago, cykady nie są w żaden sposób palmami. Palmy są roślinami kwitnącymi. Cyklady, jak sosny i krzewy jałowca, są gymnospermami — roślinami „z nagimi nasionami”. Innymi słowy, wytwarzają nasiona, ale nie wytwarzają kwiatów ani owoców jako sposobu na wprowadzenie tych nasion na świat lub wysłanie ich w dalszą drogę. Nasiona były wielką ewolucyjną innowacją dla roślin, ponieważ pozwoliły im zapakować mały zarodek roślinny, który już zaczął się rozwijać — być może nawet mały korzeń i kilka małych liści — z odrobiną zmagazynowanego pożywienia w odpornej na wysychanie skorupie.
Nasiona to sposób na danie młodej roślinie skoku w życie i odrobiny pożywienia na drogę, nie tak jak stosunkowo współczesna innowacja jaj owodniowych u kręgowców lądowych. Mikroskopijne zarodniki – poprzednia metoda rozprzestrzeniania się stosowana do dziś przez mchy, likopody i paprocie – są o wiele bardziej podatne na wysychanie lub lądowanie w miejscu zbyt niegościnnym dla kiełkowania. Nasiona pomagają zwiększyć szansę na sukces.
Roślina cykady to kolumna lub pień starych podstaw liściowych zwieńczonych klastrem nowych liści. Liście cykad są wspaniałe w dotyku, jeśli kiedykolwiek będziesz miał okazję. Pasiaste, skórzaste, twarde i często niebiesko-zielone, jest coś rozkosznie pierwotnego w ich dotyku (chociaż, należy powiedzieć, że dużo starsze mchy mają delikatne, cienkie liście**).
Cykady mają również interesującą symbiozę z sinicami, zwanymi również niebiesko-zielonymi algami, podobnie jak niektóre porosty. Tworzą one specjalne „korzenie koraloidalne”, które rosną w górę w bardzo niepodobny do korzeni sposób. W zamian za karmienie, przechowywanie i podnoszenie swoich symbiontów sinicowych ponad ziemią wewnątrz tych struktur, sinice dostarczają cykadzie tego najbardziej ograniczającego bio-składnika odżywczego: stałego azotu.
Oprócz posiadania super naładowanych plemników, pyłki cykad mają inny interesujący zwyczaj, który dzielą z ich bliskim krewnym, miłorzębem. Gdy ich pyłki dotrą do żeńskiej szyszki (zwykle za pośrednictwem chrząszczy, żuków lub wiatru), zaczynają rozwijać się w owulę. Gdy już się tam znajdą, wysyłają długą rurkę do części owule zwanej jądrem i wysyłają strukturę haustorialną, która wysysa składniki odżywcze z samicy-gospodarza. Haustoria są również wykorzystywane przez pasożytnicze grzyby, które penetrują swoich roślinnych gospodarzy.
W cykadach, haustorialna rurka pyłkowa kończy się zniszczeniem większości tkanki, w którą wnika, chociaż ta tkanka a) nie jest częścią przyszłego nasiona i b) technicznie jest zbędna, ponieważ po zapłodnieniu szyszki nie jest używana ponownie. Wyobraźcie sobie jednak, że za każdym razem, gdy ludzkie plemniki lądują w macicy, zagnieżdżają się w jej ścianie, zasysają substancje odżywcze i przez jakiś czas rozwijają się w małe organizmy, a dopiero potem uwalniają gamety, które zapładniają jajo. To powinno dać ci ogólny, nieco denerwujący pomysł.
Jak większość gymnosperms, cykady robią zarówno męskie jak i żeńskie szyszki, ale w przeciwieństwie do wielu iglaków, noszą tylko męskie lub żeńskie szyszki na danej roślinie. To znaczy, że są cycady dziewczęce i cycady chłopięce. Żeńskie szyszki wytwarzają nasiona, a męskie pyłek. Na zdjęciu u góry są żeńskie szyszki z nasionami w środku. Kiedy je złamiesz, często znajdziesz jaskrawo kolorowe nasiona, jak to, lub to:
Disemboweling cycad cone. Jedno z jaskrawo zabarwionych nasion jest widoczne w dłoni badanego. Creative Commons Sharktopus; kliknij, aby wyświetlić licencję i link.
Ponieważ cykady są płciowe, oznacza to również, że można skończyć samotnie. Rzeczywiście, jak doniósł ostatnio na swoim blogu Robert Krulwich, taki właśnie smutny los spotkał cykadę znalezioną w Afryce 100 lat temu i wysłaną do Królewskich Ogrodów Botanicznych w Kew. To jest chłopiec. I chyba że ktoś znajdzie kobietę, aby utrzymać go w towarzystwie, to będzie ostatni z jego rodzaju.
Cykady otrzymały trochę uwagi ostatnio. Wiele cykad zawiera substancje rakotwórcze lub neurotoksyny, albo jedno i drugie. W Oliver Sacks’s Island of the Colorblind, on relacjonuje swoje zamiłowanie do cykad (miłość, którą dzielę) i jego frustrujące dochodzenie do tajemniczej wyniszczającej choroby neurologicznej wśród ludzi z Guam, która może być związana z ich zwyczajem rozbijania nasion, aby zrobić mąkę z cykad. Ostatnio podejrzenie padło na praktykę jedzenia nietoperzy, które mogą mieć skoncentrowane neurotoksyny cykad w ich bodies.
To sprowadza nas z powrotem do pytania o ich starożytności. Cycad skamieniałości pochodzą z powrotem do co najmniej permu, a być może karbonu, 320 milionów lat temu, wiek gigantyczny węgiel tworzący bagna i niepokojąco duże ważki. Ale rozkwitały w okresie mezozoiku – „wieku dinozaurów” – i prawdopodobnie były jedzone, a na pewno deptane przez dinozaury. Mogły też być pierwszymi owadami zapylającymi rośliny, gdy chrząszcze podjęły zwyczaj jedzenia – i ogólnie życia w, taplania się w i rozprzestrzeniania wokół – pyłku cykad, tradycji, którą kontynuują do dziś. Ale ostatnie badania w Science zgłoszone tutaj, tutaj, i tutaj stwierdza, że zgodnie z ich DNA, 300 nowoczesnych gatunków cykad wyewoluowało marne 5-12 milionów lat temu.
OK, więc gatunki żyjące dzisiaj nie były tymi żyjącymi podczas mezozoiku. Przyjmuję to do wiadomości. To, samo w sobie, jest interesującą wiadomością — ich różnorodność spadła w następstwie Wielkiego Uderzenia, i wydaje się, że odbiły się i zostały ponownie wyselekcjonowane podczas jakiejś ogólnoświatowej zmiany klimatycznej. Ale autorzy robią duży punkt o tym, że nie jesteśmy w stanie nazwać cykad „żywymi skamieniałościami”, ponieważ nie są to te same gatunki, które znajdujemy w skamieniałościach.
Zatrzymaj się tam. One wciąż wyglądają jak starożytne cykady. Nadal wytwarzają nasiona jak starożytne cykady. Ich ogoniaste plemniki nadal zdradzają ich starożytne pochodzenie, oraz stan przodków wszystkich roślin lądowych, przypuszczalnie tak jak starożytne cykady. Sondaż mówi: To wciąż są cykady. A cykady są wciąż stare. I tak, moim zdaniem, kiedy odwiedzasz cykady w ogrodach botanicznych lub widzisz je na czyimś podwórku, to wciąż jest w porządku myśleć o nich jako o starożytnych i wyobrażać sobie te niezwykłe stworzenia wśród dinozaurów.
**OPCJONALNA BIONERDOWA DIGRESJA TECHNICZNA I ALERT SOAPBOX**
W biologii, podobnie jak w naszym życiu, szybko się uczysz, prawie wszystko jest szarą strefą. Życie jest kontinuum formy i funkcji. Próbujemy narzucić mu zgrabny pojęciowy porządek, aby łatwiej nam było je zrozumieć i dyskutować, ale nie prędzej to zrobimy, niż znajdziemy jakieś (lub wiele!) stworzeń, które pokrzyżują nam szyki.
Weźmy na przykład termin „gatunek”. Jeśli naprawdę chcesz zapalić zapałkę w pokoju pełnym ideologicznego paliwa, poproś grupę biologów o zdefiniowanie tego terminu. Jeszcze lepiej, studiuj życie wystarczająco długo, a zdasz sobie sprawę, że „gatunek” ma zupełnie inne znaczenie wśród różnych grup istot żywych, a zwłaszcza bakterii i archaii, gdzie seks międzygatunkowy jest powszechny, a mechanizmy definiujące gatunek, takie jak izolacja reprodukcyjna lub geograficzna, które działają dość dobrze u zwierząt, są często bez znaczenia.
Nie twierdzę, że powinniśmy porzucić pojęcie „gatunku” czy nawet pozbyć się nomenklatury dwumianowej, systemu podwójnych nazw wymyślonego przez Carolusa Linnaeusa do nazywania gatunków po imieniu (pomyśl: Homo sapiens). Myślę, że nadal wielką wartość dla ludzi ma myślenie o żywych istotach w kategoriach gatunków – z których wiele jest łatwo dostrzegalnych i bardzo „realnych” – i nadawanie im nazw, a nie (wybaczcie to określenie) dehumanizujących numerów kodów kreskowych, jak proponują niektórzy.
ALE, być może nie powinniśmy być tak drobiazgowi w kwestii terminu „żywa skamielina” w odniesieniu do gatunków. Być może cykady trochę się zmieniły od czasów dinozaurów. Być może nie są to te same „gatunki”. Jeśli wyglądają mniej więcej tak samo i robią mniej więcej te same rzeczy na te same sposoby, to mi to wystarcza. Są wciąż rozpoznawalnymi starożytnymi formami, i wciąż żyją.
Ja, dla jednego, kocham „żywe skamieniałości” ponieważ to pomaga uczynić rzeczy żywymi dla nie-naukowców. Pomaga ludziom zaangażować swoją wyobraźnię. Bo jeśli nie znasz ich historii i dziejów, cykady mogą wydawać się po prostu nudnym czymś w rodzaju palmy, a skamielina cykady po prostu „liściem”. Kiedy przeczytasz, że cykady są żywymi skamielinami, i że coś niemal identycznego żyło wśród dinozaurów i gigantycznych, starożytnych ważek, i że dziś posiadają być może najlepiej obdarzone plemniki na planecie, i że wciąż możesz dotknąć ich żywych, oddychających potomków, twoje oczy mogą się otworzyć, że są one czymś znacznie więcej.
*Wyczuwam jakąś ukrytą zazdrość o flagellę wśród niektórych elementów mojej czytelniczej publiczności. Przypomina mi to tych facetów z trzema lub czterema silnikami przyczepionymi do tyłu ich motorówek, jeśli wiesz, co mam na myśli.
** Technicznie rzecz biorąc, „filoidy”. Tylko rośliny naczyniowe (te posiadające tkanki przewodzące wodę i cukry, jak ksylem i łyko) mają prawdziwe liście, według botaników.