Российские ученые включились в споры о форме древнейшего цветка

В августе 2017 года в Nature Communications вышла научная статья с реконструкцией цветка предка всех покрытосеменных, которую построили на основе модели в программе eFLOWER. Но меньше, чем через полгода ботаники из МГУ имени М.В.Ломоносова в соавторстве с коллегами из Великобритании оспорили достоверность этой модели. Свои аргументы они представили в American Journal of Botany.

Сложно понять, как выглядел общий предок цветковых растений, так как самые близкие к нему современные линии очень сильно отличаются друг от друга. Цветки представителей Amborellales (порядок Амбореллоцветные) раздельнополые, а органы цветков расположены по спирали. Растения, относящиеся к порядку Нимфейноцветные (также Кувшинкоцветные, или Nymphaeales) обладают обоеполыми цветками, органы которых расположены концентрическими кругами.

Модель 2017 года была построена французскими учёными под руководством Эрве Соке на основании обширной базы данных с чертами современных растений с учётом данных молекулярной биологии о родстве и эволюции цветковых растений. Эта информация была обработана при помощи сложных статистических моделей. В итоге учёные получили обоеполый цветок с лепесткообразными органами, сросшимися по три. Анализ с помощью программы позволил приписать древнейшему цветку множество предполагаемых черт и детально охарактеризовать его.

Однако работа породила ростки новых сомнений в достоверности такого результата.

Критикуя мельчайшие детали анатомии реконструированного цветка, биологи привлекают внимание к вопросу о том, до какой степени можно довериться статистике и большим данным в поисках ответов на биологические вопросы.

В новом исследовании профессор и член-корреспондент РАН Дмитрий Соколов, заведующий кафедрой высших растений биологического факультета МГУ оспаривает вывод французских коллег, замечая у них большие несоответствия. Так, в модели древнейшего цветка одновременно оказались женские и мужские органы. Но Соколова смутило не это, а их расположение: лепестки и тычинки в цветке размещались концентрическими кругами, а женские репродуктивные органы, напротив, должны были расти спирально.

Среди современных растений такая комбинация не встречается в одном цветке, и ботаник считает, что развиться и эволюционировать в таком виде она тоже не могла. Причина этого в том, что мужские и женские органы цветка развиваются из одного и того же участка растения, и иногда пестик даже напрямую определяет расположение тычинок.

По мнению Дмитрия Соколова, основная проблема подхода разработчиков eFLOWER состоит в том, что программа анализирует каждую черту независимо перед тем, как собрать их в одном растении.

В ответ автор предыдущей работы Эрве Соке не спорит с некоторыми аргументами, напоминая, что многие из характеристик его цветка лишь могли существовать с некоторой долей вероятности, иногда довольно низкой. При этом он не согласен с тем, что отсутствие каких-то комбинаций черт современных растений означает, что такое сочетание принципиально невозможно.

Кто же на самом деле окажется прав, возможно, станет понятно в будущем. Может, ответ принесут новые, усложненные модели и статистические расчеты и новые массивы данных. Но не исключено, что решение будет лежать в том же направлении, что и развитие eFLOWER — там, где подходы классической ботаники пересекаются с новейшими знаниями, полученными молекулярными биологами.