Считается, что две основные линии насекомых-опылителей и ангиоспермов (цветковых растений) взаимно эволюционировали, чтобы сосуществовать в идеальной взаимодополняющей роли. Окаменелости свидетельствуют о том, что эта коэволюция началась в пермском периоде (299-251 миллион лет назад), в конце палеозойской эры. Недавние палеоэнтомологические исследования позволяют предположить, что насекомые-опылители существовали задолго до появления цветковых растений. Новые данные, похоже, подтверждают эту гипотезу: обнаружена окаменелость, датируемая 280 миллионами лет назад, — насекомое, покрытое пыльцой гимноспермов (растений с голыми семязачатками). Похожий на уховертку, этот экземпляр отодвигает дату существования первых насекомых-опылителей на 120 миллионов лет. Это открытие может рассказать нам больше о коэволюции этих насекомых и цветковых растений, которая привела к сегодняшнему исключительному разнообразию наземных растений.
Чтобы обнаружить насекомое из рода Tillyardembia, исследователи из Палеонтологического института имени Борисяка в Москве прочесали архив из 425 окаменелостей. Эти окаменелости происходят из Чекардинского месторождения в России, которое, как известно, содержит большое количество останков наземной фауны и флоры, относящихся к нижнепермскому периоду (около 280 миллионов лет назад). В частности, было найдено не менее 260 различных видов окаменелых насекомых.
В новом , опубликованном в престижном издании Королевского общества, анализируется группа насекомых длиной около 1,5 сантиметров, впервые описанных в 1937 году. Состояние их сохранности пока не позволяет точно их датировать. Более того, их первый этап окаменения начался бы с мелкозернистой седиментации, которая, как правило, вымывала остатки пыльцы из насекомых. Этот эффект седиментации также объясняет ограниченное количество образцов, найденных исследователями.
Из 425 окаменелостей только 6 насекомых имели пыльцу на голове, ногах, грудной клетке и брюшке. Такой тип окаменелостей крайне редок для палеозоя. По мнению экспертов, это первые образцы опыляющих насекомых, относящиеся к периоду до средней юры. Это открытие, вероятно, отодвигает появление первых опыляющих насекомых на 120 миллионов лет назад.
Более того, пыльца, обнаруженная на насекомых, принадлежала к гимноспермам, что говорит о том, что они существовали задолго до появления цветковых растений, вопреки предыдущим гипотезам. По словам авторов нового исследования, у Tillyardembia были настолько хрупкие крылья, что они жили в основном на земле. Это означает, что им приходилось взбираться на растения, чтобы потреблять пыльцу.
Это открытие может стать ключом к гораздо лучшему пониманию коэволюции насекомых-опылителей и гимноспермов, большинство из которых эволюционировали в ангиоспермы. Этот шаг способствовал бы глубокой трансформации биоразнообразия наземных растений.
После микроскопического наблюдения ученые нового исследования заметили, что пыльцевые зерна, найденные на шести окаменевших насекомых, принадлежали лишь нескольким конкретным видам растений, что говорит о том, что насекомые были очень избирательны и предпочитали лишь несколько видов деревьев. Однако «такой тип специализации соответствует потенциальным опылителям«, — говорит Майкл Энгель, палеоэнтомолог из Университета Канса в Лоуренсе. По словам Энгеля, такое избирательное потребление, вероятно, широко применялось до появления Tillyardembia.
По словам авторов нового исследования, в настоящее время невозможно доказать, что Tillyardembia могла способствовать опылению, потребляя пыльцу. Однако такая специализация в питании может быть эволюционным предшественником насекомых-опылителей.
Следует отметить, что отступление океанов 420 миллионов лет назад способствовало адаптации водорослей к наземной среде. Эта адаптация должна была привести к трансформации вегетативной и репродуктивной систем водорослей, чтобы они могли жить в условиях земного воздуха и гравитации. У наземных растений постепенно развились специализированные органы, такие как листья, стебли, корни и цветы.
Сегодня 85% биоразнообразия нашей планеты находится на суше, и более половины из них — в тропических дождевых лесах. Рост биоразнообразия на суше произошел в позднем меловом периоде, что привело к «перезагрузке» биосферы, которая должна была адаптироваться к новому циклу продуктивности. Эволюция цветковых растений, которые улучшили свои репродуктивные способности, эволюционируя вместе с насекомыми-опылителями (и другими травоядными животными), является частью этого процесса. Эта адаптация также привела к появлению ангиоспермов, изменив среду обитания и ландшафты, что палеоботаники называют «революцией ангиоспермов на суше».
Дальнейшее изучение рода Tillyardembia позволит нам узнать, есть ли у него специализированные органы для сбора пыльцы, такие как волоски. Например, у пчел они служат для переноса пыльцы с одного цветка на другой. Аналогичным образом, пыльца может быть приспособлена к тому, чтобы легко прилипать к насекомым. Поняв эти особенности, мы сможем лучше определить место Tillyardembia в коэволюционной биологии цветковых растений и насекомых-опылителей.