Zamurovic Brothers/Shutterstock
Als je 66 miljoen jaar geleden omhoog keek, zag je misschien voor een fractie van een seconde een fel licht toen een asteroïde ter grootte van een berg door de atmosfeer brandde en op de aarde insloeg. Het was lente en het letterlijke einde van een tijdperk, het Mesozoïcum.
Als je op de een of andere manier de eerste inslag hebt overleefd, ben je getuige geweest van de verwoesting die volgde. Razende vuurstormen, megatsunami’s en een nucleaire winter die maanden tot jaren aanhield. De 180 miljoen jaar durende heerschappij van de niet-aviaanse dinosauriërs was in een oogwenk voorbij, net als minstens 75% van de soorten die de planeet met hen deelden.
Na deze gebeurtenis, die bekend staat als de Krijt-Paleogeen massa-extinctie (K-Pg), brak er een nieuwe tijd aan voor de aarde. Ecosystemen herstelden zich, maar het leven dat ze bewoonde was anders.
Veel iconische pre-K-Pg soorten zijn alleen nog te zien in een museum. De formidabele Tyrannosaurus rex, de Velociraptor en de gevleugelde draken van het geslacht Quetzalcoatlus konden de asteroïde niet overleven en zijn opgesloten in de diepe geschiedenis. Maar als je een wandeling buiten maakt en aan de rozen ruikt, kom je in de aanwezigheid van oeroude stammen die opbloeiden in de as van K-Pg.
Veel mensen denken aan planten als mooi groen. Essentieel voor schone lucht, ja, maar eenvoudige organismen. Een verandering in het onderzoek verandert de manier waarop wetenschappers over planten denken: ze zijn veel complexer en lijken meer op ons dan je denkt. Dit bloeiende wetenschapsgebied is te prachtig om in één of twee verhalen recht te doen.
Dit artikel maakt deel uit van een serie, Plant Curious, waarin wetenschappelijke onderzoeken worden onderzocht die de manier waarop je naar planten kijkt op de proef stellen.
Hoewel de levende rozensoorten niet dezelfde zijn die de aarde deelden met Tyrannosaurus rex, ontstond hun geslacht (familie Rosaceae) tientallen miljoenen jaren voordat de asteroïde insloeg.
En de rozen zijn in dit opzicht een niet ongebruikelijk geslacht van angiospermen (bloeiende planten). Fossielen en genetische analyses suggereren dat de overgrote meerderheid van de families van angiospermen voor de asteroïde is ontstaan.
Voorouders van de sierorchidee-, magnolia- en passiebloemfamilies, gras- en aardappelfamilies, de medicinale madeliefjesfamilie en de kruidmuntfamilie deelden allemaal de aarde met de dinosauriërs. Het is zelfs zo dat de explosieve evolutie van bedektzadigen tot de ongeveer 290.000 soorten die er nu zijn, mogelijk werd vergemakkelijkt door K-Pg.
Angiospermen leken te hebben geprofiteerd van de nieuwe start, vergelijkbaar met de vroege leden van onze eigen afstamming, de zoogdieren.
Bloemen zijn verrassend veerkrachtig.
PopTika/Shutterstock
Het is echter niet duidelijk hoe ze dat deden. Angiospermen, die zo kwetsbaar zijn in vergelijking met dinosaurussen, kunnen niet vliegen of rennen om aan de barre omstandigheden te ontsnappen. Ze zijn voor hun bestaan afhankelijk van zonlicht, dat werd weggevaagd.
Wat weten we?
Fossielen in verschillende regio’s vertellen verschillende versies van de gebeurtenissen. Het is duidelijk dat er in het Amazonegebied een groot verloop was van angiospermen (verlies en wederopstanding van soorten) toen de asteroïde insloeg, en een afname van plantenetende insecten in Noord-Amerika, wat duidt op een verlies van voedselplanten. Maar andere gebieden, zoals Patagonië, laten geen patroon zien.
Uit een onderzoek in 2015 waarin fossielen van angiospermen van 257 geslachten (families bevatten meestal meerdere geslachten) werden geanalyseerd, bleek dat K-Pg weinig effect had op de uitstervingspercentages. Maar dit resultaat is moeilijk te generaliseren over de 13.000 geslachten van angiospermen.
Mijn collega Santiago Ramírez-Barahona van de Universidad Nacional Autónoma de México en ik hebben een nieuwe aanpak gekozen om deze verwarring op te lossen in een onderzoek dat we onlangs hebben gepubliceerd in Biology Letters. We analyseerden grote stambomen van angiospermen, die in eerder werk in kaart waren gebracht op basis van mutaties in DNA-sequenties van 33.000-73.000 soorten.
Deze manier van boomdenken heeft de basis gelegd voor belangrijke inzichten over de evolutie van het leven, sinds de eerste stamboom door Charles Darwin werd gekrabbeld.
Charles Darwins eerste diagram van een evolutionaire boom uit 1837.
Hoewel de door ons geanalyseerde stambomen geen uitgestorven soorten bevatten, bevat hun vorm aanwijzingen over hoe uitsterfsnelheden in de loop van de tijd veranderden, door de manier waarop de vertakkingssnelheid eb en vloed is.
De uitsterfsnelheid van een geslacht, in dit geval angiospermen, kan geschat worden met wiskundige modellen. Het model dat wij gebruikten vergeleek de leeftijd van de voorouders met schattingen van het aantal soorten dat in een stamboom zou moeten voorkomen op basis van wat we weten over het evolutieproces.
Het vergeleek ook het aantal soorten in een stamboom met schattingen van hoe lang het duurt voordat een nieuwe soort evolueert. Dit geeft ons een netto diversificatiesnelheid – hoe snel nieuwe soorten verschijnen, aangepast voor het aantal soorten dat uit de stamboom is verdwenen.
Het model genereert tijdspannes, zoals een miljoen jaar, om te laten zien hoe de uitsterfsnelheid varieert in de tijd. En het model stelde ons in staat om tijdsperioden te identificeren met een hoge uitstervingsgraad. Het kan ook tijden aangeven waarin grote verschuivingen in het ontstaan en de diversificatie van soorten hebben plaatsgevonden en wanneer er een massa-extinctie heeft plaatsgevonden. Het laat ook zien hoe goed het DNA-bewijs deze bevindingen ondersteunt.
We ontdekten dat de uitsterfsnelheden opmerkelijk constant lijken te zijn geweest gedurende de laatste 140-240 miljoen jaar. Deze bevinding benadrukt hoe veerkrachtig angiospermen zijn geweest gedurende honderden miljoenen jaren.
We kunnen niet om het fossiele bewijs heen dat aantoont dat veel angiospermsoorten rond K-Pg verdwenen, waarbij sommige locaties harder getroffen werden dan andere. Maar, zoals onze studie lijkt te bevestigen, de lijnen (families en ordes) waartoe de soorten behoorden gingen ongestoord verder en creëerden het leven op aarde zoals wij dat kennen.
Dit is anders dan hoe het niet-aviaanse dinosaurussen verging, die in hun geheel verdwenen: hun hele tak werd gesnoeid.
Wetenschappers geloven dat de veerkracht van angiospermen tijdens de K-Pg massa-extinctie (waarom alleen bladeren en vertakkingen van de angiosperm boom werden gesnoeid) kan worden verklaard door hun vermogen om zich aan te passen. Bijvoorbeeld hun evolutie van nieuwe mechanismen voor zaadverspreiding en bestuiving.
Ze kunnen ook hun hele genoom dupliceren (alle DNA-instructies in een organisme), wat een tweede kopie oplevert van elk gen waarop selectie kan werken, wat mogelijk leidt tot nieuwe vormen en een grotere diversiteit.
De zesde massale uitsterving waar we nu mee te maken hebben, kan een vergelijkbaar traject volgen. Een zorgwekkend aantal angiospermen wordt al met uitsterven bedreigd en hun ondergang zal waarschijnlijk leiden tot het einde van het leven zoals wij dat kennen.
Het is waar dat angiospermen opnieuw kunnen opbloeien uit een voorraad van diverse overlevenden – en ze kunnen ons overleven.
Jamie Thompson ontving PhD-financiering van Roger en Sue Whorrod (alumni en filantropen van de Universiteit van Bath).
