Verdedigingsmechanisme van eerste hoge bomen tegen droogte
Paleobotanisten hebben in Ierland fossielen gevonden waaruit blijkt dat planten zich al heel vroeg hadden aangepast aan droogte.
Planten kunnen hun hout beschermen tegen de verspreiding van luchtbellen (embolie) en ziekteverwekkers door structuren te vormen die "tyloses" worden genoemd. Die structuren hebben een internationaal team nu ontdekt in fossiel hout dat dateert van het einde van het devoon, zo’n 360 miljoen jaar geleden.
Deze ontdekking – waaraan onderzoekers van Universiteit Luik en het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen hebben meegewerkt – staat in het vaktijdschrift Nature Plants. Ze geeft een beter inzicht in de evolutionaire geschiedenis van dit verdedigingsmechanisme en in de biologie van de eerste houtachtige bomen.
Bescherming tegen droogte
Collecties fossielen zijn een onuitputtelijke bron van informatie over vroegere ecosystemen. Een onooglijk detail kan soms een belangrijk aspect onthullen over een organisme en zijn ecosysteem. Het overkwam een team van Belgische, Franse, Ierse en Duitse onderzoekers, toen ze plantenfossielen uit het devoon bestudeerden die ze in het zuidoosten van Ierland hadden verzameld.
Ze zagen dat de plant een mechanisme had ontwikkeld om zich tegen droogte te beschermen. Dit verschijnsel, bekend als tylose, ontstaat door de vorming van uitgroeisels in het hout die bepaalde geleidende cellen volledig kunnen blokkeren en zo de rest van het hout beschermen tegen de verspreiding van ziekteverwekkers (schimmels bijvoorbeeld) of van luchtbellen.
Cyrille Prestianni, paleobotanist aan het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen en aan het EDDyLab van de ULiège, heeft meegewerkt aan het verzamelen, dateren en bestuderen van exemplaren van Callixylon, de fossiele plant die bestudeerd werd. Callixylon is belangrijk omdat de plant behoort tot een nu uitgestorven groep (de archaeopteridales) die in het devoon - als een van de eerste - hoge bomen vormde. Deze planten plantten zich voort via sporen - zoals varens - maar produceerden hout dat leek op dat van de naaktzadigen, een groep die we vandaag bijna alleen nog kennen van naaldbomen: dennen, cipressen, jeneverbessen, …
Erger vermijden
Door de structuur van dit hout in detail te bestuderen, stelden de onderzoekers bijzondere structuren vast, tyloses. Dit zijn uitgroeisels van ‘parenchymcellen’ (een van de celtypes die plantenweefsel vormen) die tot in een aangrenzende watervoerende cel reiken. Dat betekent dat de plant in staat was zijn vaatstelsel te blokkeren. Dat kan voor een plant van levensbelang zijn als zich tijdens droogteperiodes luchtbellen vormen die zich doorheen het vaatstelsel kunnen verspreiden, zoals een embolie. Te veel verstopte kanalen kunnen de boom doen afsterven.
Deze eerste hoge bomen waren op die manier al in staat om periodes van droogte te overleven. Op de overgang van devoon naar carboon vond de tweede massa-uitsterving op onze planeet plaats. Al zijn de oorzaken en de reikwijdte nog niet gekend, het is duidelijk dat het zeeleven het enorm zwaar te verduren kreeg. Dit onderzoeksproject probeert nu ook te achterhalen in hoeverre de uitsterving ook aan land te voelen was.
We zien hier de vroegste bossen op aarde aan het werk
- Cyrille Prestianni (Instituut voor Natuurwetenschappen) -
‘De ontdekking is in vele opzichten uitzonderlijk’, zegt Cyrille Prestianni. ‘Ten eerste hoe intact het fossiel bewaard is gebleven en hoe goed je de details nog kunt zien. Ten tweede omdat dit over de werking gaat van de vroegste bossen op aarde gaat. Deze studie illustreert dus hoe fossielen gedetailleerde informatie kunnen opleveren over fysiologische processen die honderden miljoenen jaren oud zijn. Dankzij dit soort informatie kunnen we fossiele planten begrijpen als waren ze levende organismen, en kunnen we de diepe oorsprong achterhalen van belangrijke biologische processen die vandaag nog altijd bestaan.’
