Om du var tvungen att gissa vilken organism som har spermier med 40 000 svansar, vad skulle du gissa? Elefant? Val? Chuck Norris? Skulle du ha gissat att den tillhör en växt?
Detta är sperma från Zamia roezlii. Den har en flapperklänningsliknande frans av tiotusentals flageller för att turboladda sin väg till äggen.* Att en växt skulle ha spermier med sådana hästkrafter är desto mer förvånande med tanke på att de flesta växter har spermier som inte har någon svans alls. Ett pollenkorn är i själva verket en liten haploid växt som kallas en hanlig gametofyt. I de flesta blommande växter och barrväxter producerar ett pollenkorn två svanslösa spermier som färdas i ett grävt pollenrör för att nå den kvinnliga gametofytten som är begravd inuti en kotte eller blomma – inga svansar behövs.
Förra växter tenderar att ha simmande spermier eftersom landväxter utvecklades från vattenlevande grönalger, där simning – och befruktning – var lätt. Ett fåtal urväxter som mossor har fortfarande spermier med svansar och är beroende av en vattnig film på växtens yta för att spermierna ska kunna ta sig från punkt A till punkt B. Men de är så dåliga simmare att vissa mossor tar till plan B: de tillverkar särskilda blad som är vikta till små stänkskålar, och när en regndroppe landar i dem sprutar arkitekturen spermierna i dem upp i luften i ett försök att Fed-Ex-transportera dem till närheten av en mottaglig hona. Så turboladdad, simmande växtspermier är definitivt en udda sak.
Vilken växt tillhör denna imponerande spermie? En cycad.
Okej, så vad är en cycad? Detta är en cycad.
Inte dinosaurieägg – men något som dinosaurierna kan ha sett. Creative Commons kiryna. Klicka på bilden för licens och länk.
Här ser de vanligtvis ut i profil. Det här är mogna, unga och plantor av cycader av samma art.
Creative Commons Esculapio; Klicka på bilden för licens och länk.
Cycader är gamla. Väldigt gamla. De var de dominerande växterna under mesozoikum, dinosauriernas tidsålder, vilket syns på otaliga antika väggmålningar. Det var åtminstone dogmen i många, många år. Men nyligen offentliggjordes en omfattande studie som undergräver den uppfattningen – om man ser på det på ett visst sätt. Men innan vi kommer till det ska vi titta på vad cycader är och på deras överraskande biologi.
Som ibland kallas sagopalmer är cycader på intet sätt palmer. Palmer är blommande växter. Cycader, liksom tallar och enbärsbuskar, är gymnospermer – växter med ”nakna frön”. Med andra ord bildar de frön, men de bildar inga blommor eller frukter som ett sätt att föra in dessa frön i världen eller skicka dem vidare. Frön var en stor evolutionär innovation för växterna, eftersom de gjorde det möjligt för dem att paketera ett litet växtembryo som redan har börjat utvecklas – kanske till och med en liten rot och några små blad – med lite lagrad mat i ett skal som är motståndskraftigt mot uttorkning.
Ett frö är ett sätt att ge en ung växt en start på livet och lite mat för vägen, inte helt olikt den relativt samtida innovationen med amniotägg hos landlevande ryggradsdjur. Mikroskopiska sporer – den tidigare spridningsmetod som fortfarande används av mossor, lycopoder och ormbunkar i dag – är mycket mer benägna att torka ut eller landa på en plats som är alldeles för ogästvänlig för groddning. Frön bidrar till att öka chansen att lyckas.
En cycadplanta är en pelare eller stam av gamla bladbaser överbyggd av ett kluster av nya blad. Cycadblad är underbara att röra vid, om du någonsin får chansen. De är strama, läderartade, hårda och ofta blågröna, och det finns något härligt uråldrigt i hur de känns (även om det bör sägas att de mycket äldre mossorna har känsliga, tunna blad**).
Cycader har också en intressant symbios med cyanobakterier, även kallade blågröna alger, precis som vissa lavar. De gör speciella ”koralloidrötter” som växer uppåt på ett mycket orotliknande sätt. I gengäld för att cyanobakterierna matar, inhyser och lyfter sina cyanobakteriella symbionter ovan jord i dessa strukturer, förser cyanobakterierna cycaden med den mest begränsande av biologiska näringsämnen: fixerat kväve.
Förutom att ha superladdade spermier har cycadernas pollen en annan intressant egenskap som de delar med sin nära släkting, Gingko. När deras pollen anländer till en honkott (vanligtvis via snytbagge, skalbagge eller vind) börjar de växa till en äggula. När de väl är där skickar de ut ett långt rör i en del av äggstocken som kallas nucellus och skickar ut en haustorial struktur som suger upp näringsämnen från värdhonan. Haustoria används också av parasitsvampar som tränger in i sina växtvärdar.
I cycader slutar det haustoriala pollenslangen med att förstöra det mesta av den vävnad som den tränger in i, även om denna vävnad a) inte är en del av det framtida fröet och b) tekniskt sett är förbrukningsbar, eftersom när en kotte väl har befruktats används den inte igen. Men tänk dig, om du vill, att varje gång mänskliga spermier landade i en livmoder, så implanterade de sig i livmoderväggen, sög upp näring och växte till egna små organismer under en tid, och först därefter släppte ut de könsceller som skulle fortsätta att befrukta ägget. Det borde ge dig en allmän, något nervig uppfattning.
Som de flesta gymnospermer producerar cycader både han- och honkottar, men till skillnad från många barrträd bär de bara han- eller honkottar på en viss planta. Det vill säga, det finns flickcykader och pojkcykader. De kvinnliga kottarna producerar frön och de manliga kottarna pollen. På bilden högst upp finns honkottar med frön inuti. När man bryter upp dem hittar man ofta färgglada frön, som här, eller här:
Disembowling av en cycadkott. Ett av de färgglada fröna syns i försökspersonens hand. Creative Commons Sharktopus; klicka för licens och länk.
Eftersom cycader är könsbundna betyder det att det också är möjligt att hamna helt ensam. Som Robert Krulwich nyligen rapporterade på sin blogg har detta faktiskt varit det sorgliga ödet för en cycad som hittades i Afrika för 100 år sedan och skickades iväg till Royal Botanic Gardens i Kew. Det är en pojke. Och om inte någon hittar en hona som kan hålla den sällskap kommer den att vara den sista av sitt slag.
Cycader har fått en del uppmärksamhet på sistone. Många cycader innehåller cancerframkallande ämnen eller neurotoxiner eller både och. I Oliver Sacks bok Island of the Colorblind berättar han om sin förkärlek för cycader (en förkärlek som jag delar) och om sin frustrerande undersökning av en mystisk, förödande neurologisk sjukdom bland människorna på Guam som kan vara kopplad till deras vana att stampa frön för att göra cycademjöl. På senare tid har misstankarna riktats mot bruket att äta fladdermöss som kan ha koncentrerade cycad neurotoxiner i sina kroppar.
Det för oss tillbaka till frågan om deras ålderdom. Cycadfossil går tillbaka till åtminstone permisk tid, och möjligen karbonisk tid, för 320 miljoner år sedan, en tid med jättelika kolbildande träsk och oroväckande stora trollsländor. Men de blomstrade under Mesozoikum – ”dinosauriernas tidsålder” – och blev troligen ätit av dinosaurier, och säkert trampade de på dem. De kan också ha varit de första insektspollinerade växterna när skalbaggar tog för vana att äta – och i allmänhet leva i, svälja sig i och sprida omkring sig – pollen från cycader, en tradition som de fortsätter med än idag. Men en färsk studie i Science som rapporteras här, här och här visar att de 300 moderna cycadarterna enligt deras DNA utvecklades för ynka 5-12 miljoner år sedan.
Okej, så de arter som lever i dag var inte de som levde under Mesozoikum. Det accepterar jag. Det är i sig en intressant nyhet – deras mångfald minskade i kölvattnet av Big Impact, och verkar ha återhämtat sig och omspecificerats under någon form av världsomspännande klimatförändring. Men författarna gör en stor poäng av att vi inte kan kalla cycader för ”levande fossiler” eftersom de inte är samma arter som vi hittar i fossiler.
Håll ut. De ser fortfarande ut som gamla cycader. De gör fortfarande frön som gamla cycader. Deras svansade spermier avslöjar fortfarande deras uråldriga ursprung, och det uråldriga tillståndet hos alla landväxter, förmodligen precis som uråldriga cycader. Undersökningen säger: De är fortfarande cycader. Och cycader är fortfarande gamla. Så enligt min åsikt är det fortfarande okej att tänka på dem som gamla när man besöker cycader i botaniska trädgårdar eller ser dem i någons trädgård, och föreställa sig dessa extraordinära varelser bland dinosaurierna.
**OFFENTLIG BIONERD TEKNISK DIGRESSION OCH SOAPBOX ALERT**
Man lär sig snabbt i biologin, precis som i våra liv, att nästan allting är en gråzon. Livet är ett kontinuum av form och funktion. Vi försöker införa en snygg begreppslig ordning för att göra det lättare för oss att förstå och diskutera, men knappt har vi gjort det förrän vi hittar några (eller många!) varelser som sätter käppar i hjulet.
Tag till exempel begreppet ”art”. Om du verkligen vill tända en tändsticka i ett rum fullt av ideologiskt bränsle kan du be en grupp biologer att definiera den termen. Ännu bättre, studera livet tillräckligt länge och du kommer att inse att ”art” har helt olika betydelser bland olika grupper av levande varelser, och särskilt bakterier och arkéer, där sex mellan arter är vanligt och artdefinierande mekanismer som reproduktiv eller geografisk isolering, som fungerar ganska bra hos djur, ofta är meningslösa.
Jag säger inte att vi ska slopa begreppet ”art” eller ens göra oss av med binomialnomenklaturen, det system med dubbla namn som utarbetades av Carolus Linné för att benämna arter med namn (tänk: Homo sapiens). Jag tror att det fortfarande har ett stort värde för människor att tänka på levande ting i termer av arter – varav många är lätt urskiljbara och mycket ”verkliga” – och att ge dem namn och inte (förlåt uttrycket) avhumaniserande streckkodsnummer, som vissa har föreslagit.
Men vi kanske inte borde vara så petiga med begreppet ”levande fossil” när det gäller arter. Kanske har cycaderna förändrats lite från sin tid med dinosaurierna. Kanske är de inte samma ”art”. Om de ser mer eller mindre likadana ut och gör mer eller mindre samma saker på samma sätt räcker det för mig. De är fortfarande igenkännbara forntida former, och de lever fortfarande.
Jag för min del älskar ”levande fossiler” eftersom det hjälper till att göra saker och ting levande för icke-vetenskapsmän. Det hjälper människor att engagera sin fantasi. Om man inte känner till deras historia kan cycader bara verka som en tråkig palmgrej och ett cycadfossil bara som ”ett blad”. När man läser att cycader är levande fossil, och att något nästan identiskt levde bland dinosaurier och gigantiska forntida trollsländor, och att de i dag har den kanske mest välutrustade sperman på planeten, och att man i dag fortfarande kan röra vid deras levande, andasande ättlingar, öppnas kanske ögonen för att de är så mycket mer.
*Jag anar en viss latent flagellas avundsjuka bland vissa delar av min läsekrets. Det påminner mig lite om de där killarna med tre eller fyra utombordsmotorer fastklämda på baksidan av sina motorbåtar, om ni förstår vad jag menar.
** Tekniskt sett är det ”phyllider”. Endast kärlväxter (de som har ledande vävnader för vatten och socker som xylem och floem) har riktiga blad, enligt botaniker.