Саговники внешне похожи на пальмы, однако на самом деле они более тесно связаны с хвойными, такими как ель. Эти растения появились до динозавров, успешно пережили два массовых вымирания и продолжают расти в некоторых регионах Земли. Недавнее исследование посвящено изучению того, как и когда саговники начали образовывать симбиотические отношения с бактериями, фиксирующими азот, и какую роль эти бактерии сыграли в их выживании.
Саговниковидные, также известные как саговники, являются примерами «живых ископаемых». Эти растения появились на Земле в древние времена, успешно перенесли многочисленные вымирания и смогли сохранить свое существование древний облик.
Саговники иногда также называют саговыми пальмами — они действительно напоминают эти цветковые растения своим довольно высоким стволом, который обычно не ветвится и увенчан пучком крупных листьев. Однако в действительности саговники относят к голосеменным растениям, которые не цветут и не образуют настоящих плодов. Современные голосеменные — это прежде всего хвойные вроде ели или сосны, хотя прежде на Земле обитало множество причудливых групп. Сейчас от них остались лишь редкие диковинки — вроде гингко или саговников.
Древние саговниковидные впервые возникли в палеозойскую эру, в начале пермского периода, приблизительно 480 миллионов лет назад, или даже ранее – в каменноугольном периоде. После этого произошла пермское вымирание, самое масштабное в истории Земли. Однако саговники не только пережили это вымирание, но и стали гораздо более распространенными, заселив всю планету.
Они были свидетелями зарождения, развития и исчезновения всех динозавров (за исключением птиц). Вымирание, уничтожившее «ужасных ящеров» на границе мезозоя и кайнозоя, саговники также смогли пережить, хотя их популяции значительно сократились.
Современные саговниковидные представлены лишь одним порядком и двумя семействами. Как и у ряда других растений, для них типичен симбиоз с бактериями, фиксирующими азот, главным образом цианобактериями, которые обитают в специфических коралловидных корнях саговников. Микробы захватывают и расщепляют молекулярный азот и включают его в состав органики. Авторы новой статьи для Nature Ecology and Evolution решили узнать, когда и как саговники обзавелись полезным союзом.
Изучив 178 окаменелых остатков растений, найденных в различных уголках земного шара — от Антарктиды до Гренландии и от Тасмании до Австрии, ученые установили, что саговники существовали с начала мезозоя (триасового периода) и до середины кайнозоя (эоцена).
Палеонтологи установили изотопный состав окаменевших листьев — прежде всего соотношение в них азота-15 и азота-14. Так они узнали, откуда саговники получали этот элемент при жизни. Если из почвы в виде минеральных соединений, число будет меньше, если с помощью симбиотических бактерий, фиксирующих газообразный азот атмосферы, — больше. Отдельно изучали изотопы азота в других растениях, которые росли по соседству с древними саговниками.
Оказалось, что в союз с бактериями саговники вступили много позже своего появления. Это произошло по меньшей мере два независимых раза, в том числе у семейства замиевые (Zamiaceae). Именно такие растения смогли пережить великое вымирание, которое убило динозавров, тогда как большинство не способных к симбиозу саговников погибли.
По мнению авторов, недавнее эволюционное изменение, а именно симбиоз с бактериями, позволило саговникам избежать тотального исчезновения. Кроме того, они адаптировались к определенной экологической нише, предпочитая произрастать на почвах с низким содержанием азота, в отличие от своего прежнего широкого распространения в разнообразных экосистемах.