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Set
22
2013
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Et Cooksonia fuit

Erano tempi duri, quelli. Tempi dal clima caldo e dalla grande aridità. Le forti maree, accompagnate da frequenti ondate portavano alcune alghe prima sulla zona della battigia, poi più in là, dove non c’era che la roccia nuda. E le alghe si trasformarono in piante. E fu sera e fu mattina. Le prime piante terrestri in fin dei conti non stavano così male: sulla terraferma c’era molta luce di quanta ce ne fosse in acqua profonda; e poi la CO2 atmosferica era tanta, tantissima (più dello 0,4%, rispetto al lo 0,04% di oggi). E comparvero le prime barriere coralline, e i pesci conobbero una grande espansione e differenziazione, e comparvero i primi pesci ossei (Osteitti), e prosperarono brachiopodi, gasteropodi, briozoi, crinoidi, acritarchi e graptoliti. E fu la conquista delle terre emerse da parte di miriapodi e scorpioni, derivanti dai loro parenti marini. E fu sera e fu mattina.

Le piante formavano distese di muschi sul bordo di laghi e corsi d’acqua ma il resto delle terre emerse non era che un deserto roccioso grigio e spoglio. E fu sera e fu mattina. E di mattina, sulle coste di un mondo che appariva così:

 

 

Paleogegrafia del Siluriano. Fonte: http://paleostories.blogspot.it/2012/06/lestinzione-di-massa-di-fine.html

 

 

avremmo visto un panorama così:

 

Flora del Siluriano. Fonte: http://usr-lazio.artov.rm.cnr.it/darwin2007/presentazioni/Modulo12_file/frame.htm

 

 

Ma quelli in figura non sono muschi, vero? Sembrano proprio piante “superiori” (anche se un po’ troppo alte rispetto alle reali, dedotte dai fossili, ndr). E infatti, i primi esemplari di fossili di piante terrestri con vasi conduttori interni parzialmente lignificati, a mo’ di tubi in grado di trasportare acqua e sostanze inorganiche (nitrati e fosfati in primis), risalgono a questo periodo. Il periodo era il Siluriano (443-416 milioni di anni fa). Poi, tra la fine del Siluriano e l’inizio del successivo Devoniano, dopo una lunga attesa, come una teiera che improvvisamente arrivò ad ebollizione, una fitta vegetazione terrestre, accompagnata da una fauna di artropodi terrestri, apparve in pochi milioni di anni.

 

In questa vegetazione prevaleva la Cooksonia (gen. Cooksonia), la più antica pianta terrestre conosciuta. Visse tra il Siluriano superiore e il Devoniano (quindi tra 410 e 359 milioni di anni fa) e i suoi resti si rinvengono in quasi tutti i continenti. La sua particolarità? Fu il primo organismo vegetale che possiamo davvero chiamare “pianta” a colonizzare le terre emerse. Si trovò subito nella necessità di ricavare dalla terra, dall’aria e dal sole tutto quello che le serviva per vivere. I fossili più antichi di Cooksonia risalgono al tardo Siluriano (410 milioni di anni fa) e sono stati rinvenuti nel Galles. E’ assai probabile che strutture vegetali piuttosto semplici senza veri vasi conduttori abbiano tentato il grande passo già nell’era precedente al Siluriano, l’Ordoviciano. Forse si trattava di vegetali simili agli odierni muschi ma di questa avanguardia della colonizzazione non abbiamo tracce. Invece, i fossili di Cooksonia sono tanti e sono generalmente associati a depositi marini di acque poco profonde, ma altri fossili sono stati scoperti anche in zone che si ritiene fossero antichi fiumi o delta.

 

La struttura della simpatica creatura era molto semplice: un fusto che si biforcava in una quantità di rami a forma di Y, arrivando fino a cinque o sei livelli di ramificazione. Si trattava del tipo più semplice di ramificazione, che derivava dalla divisione del meristema apicale in due metà uguali (dicotomica). Questo tipo di ramificazione è stata la prima ad evolversi e può essere osservata nei fossili come Cooksonia del tardo Siluriano, e in piante vissute all’inizio del Devoniano, come Rhynia. Non ci è dato sapere come erano le radici di Cooksonia né come si originassero ma probabilmente si diramavano in maniera dicotomica anch’esse.

 

 

 Ricostruzione della Cooksonia al MUSE di Trento. Fonte: Adriano Sofo.

 

 

Dai numerosi fossili di Cooksonia rinvenuti, si deduce che l’asse principale della pianta non mostrava una differenziazione in organi ben definita. Sembra non ci fossero funzioni di trasporto efficienti né un tessuto esteso in grado di fare fotosintesi. La pianta appare quindi quasi eterotrofa, non autosufficiente. Una contradictio in terminis, parrebbe. Considerando che di pianta però si tratta, i fossili sembrano appartenere agli sporofiti della specie, cioè a uno stadio della pianta che disperdeva le spore ed era fortemente dipendente dalla generazione gametofitica, che produceva invece gameti. Come in molti muschi e felci attuali, le generazioni erano distinte e diverse tra loro, separate morfologicamente, funzionalmente, spazialmente e temporalmente. Praticamente due piante diverse che non si incontravano mai ma appartenevano pur sempre la stessa specie.

 

Lo sporofito di Cooksonia, al contrario di quello delle piante che comparvero successivamente nel Devoniano, aveva radici poco definite e il fusto aereo si differenziava solo per il suo orientamento rispetto all’asse terrestre . Non c’erano ad esempio rami laterali e foglie. Ogni ramo portava all’estremità una capsula ovoidale o reniforme (sporangio), contenente spore. In ciascuno di questi organi, venivano prodotte centinaia di spore con una struttura interna tripartita (spore trilete), raggruppate in tetradi (e quindi segno che si erano formate per meiosi, che da una cellula ne forma quattro) e che si disperdevano per mezzo dell’aria. La forma degli sporangi è un criterio per distinguere le varie specie di Cooksonia che erano vivevano negli ambienti costieri. Per evitare i periodi più aridi e secchi, gli sporangi erano a rapida maturazione. Gli strati esterni del fusto e degli sporangi avevano inoltre cellule con pareti spesse (sclerenchima), che sostenevano la pianta e offrivano una certa protezione dalla siccità. Gli sporangi avevano inoltre un rivestimento spesso con molti strati cellulari sovrapposti (eurporangi) e non possedevano adattamenti speciali per favorire il rilascio delle spore, se non una linea di deiscenza chiamata stomium. Infine, una primitiva cuticola lipidica e una particolare pigmentazione rossastra (dovuta a polifenoli come gli antociani? ndr) proteggevano rispettivamente contro la disidratazione (le piante si trovavano per la prima volta in atmosfera!) e contro i raggi UV, circa 10 volte più abbondanti che oggi a causa della bassa concentrazione di ossigeno atmosferico (15% contro il 21% di oggi).

 

Spore trilete di Cooksonia raggruppate in tetradi. Fonte: Ingrouille and Eddie (2006).

 

 

In Cooksonia pertoni ssp. apiculispora, la dispersione delle spore trilete coinvolgeva la rottura delle pareti distali degli sporangi, di cui rimaneva solo un cercine rigido a livello del diametro maggiore. Un’ altra sottospecie, Cooksonia pertoni subsp. reticulispora, contiene miospore con una superficie prossimale levigata, un’apertura triradiata e una superficie distale ispessita. Cooksonia banksii sp. nov. aveva invece degli sporangi terminali in cui l’area contenente le spore è racchiusa all’interno di un apice espanso, con una cavità ricoperta da uno strato acellulare e cellule ben definite presenti solo nello stomium. Curiosamente, queste spore trilete sembrano aver avuto origine nell’Ordoviciano superiore e nel primo Siluriano (non raggruppate in tetradi ma spesso singole), quindi ancora prima di Cooksonia, in piante precedenti di cui non sono rimaste tracce fossili.

 

Ricostruzione di Cooksonia pertoni. Il fusto e le sue ramificazioni sono state raffigurate come non fotosintetiche (Boyce, 2008). Fonte: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cooksonia_pertoni.png?uselang=it.

 

 

L’evoluzione della Cooksonia fu presagio di un notevole cambiamento. Per milioni di anni non era cambiato molto sulla Terra ma ora le piante stavano rendendo l’ambiente terrestre potenzialmente abitabile per gli animali. Per esempio, a Ludlow (Shropshire, UK), 415 milioni di anni fa, tra le piante di Cooksonia vivevano due specie di millepiedi e un aracnide trigonotarbide. Il periodo tra l’Ordoviciano e il primo Silurino fu caratterizzato da grandi innovazioni: la “terrestrializzazione” incluse l’evoluzione di un sistema riproduttivo non per forza dipendente dall’acqua (sporofito predominante e formazione di spore) e vari meccanismi che permettevano alle piante di crescere fuori dall’acqua (cuticola lipidica, vasi conduttori, pigmentazione, ecc.). Tutte queste caratteristiche apparvero approssimativamente tra 470 e 430 milioni di anni fa, subito seguite, a partire dal primo Devoniano (circa 408 milioni di anni fa) dai classici organi delle piante, quali i fusti e le strutture riproduttive.

 

Se tutta storia della Terra avesse ipoteticamente avuto luogo in un giorno, quindi più velocemente di quanto previsto dai vaneggiamenti creazionistici, le prime cellule si sarebbero evolute prima delle 08:00 e Cooksonia avrebbe cominciato a colonizzare la terraferma verso 22:00. Ora in cui i bravi ricercatori spengono il pc e vanno a dormire.

 

 

Grazie a loro, ho scritto:

 

Boyce CK (2008) How green was Cooksonia? The importance of size in understanding the early evolution of physiology in the vascular plant lineage. Paleobiology 34 (2): 179-194

Cooksonia. http://en.wikipedia.org/wiki/

Edwards D, Feehan J (1980) Records of Cooksonia-type sporangia from late Wenlock strata in Ireland. Nature 287: 41-42

Habgood KS, Edwards D, Axe L (2002) New perspectives on Cooksonia from the Lower Devonian of the Welsh Borderland. Botanical Journal of the Linnean Society 139 (4): 339-159

Ingrouille M, Eddie B (2006) Plants: Evolution and Diversity. Cambridge University Press.

Mancuso S, Viola A (2013) Verde brillante. Sensibilità e intelligenza del mondo vegetale. Giunti Editore.

Willis KJ, McEwain JC (2002) The Evolution of Plants. Oxford University Press.

 

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