Семя с пыльцевым зерном внутри: сохранившийся в ископаемой летописи момент опыления

Среди ископаемых растительных остатков иногда встречаются изолированные семена. Очевидная, но непростая задача для исследователя — определить, какому растению они принадлежали. Семя, которое изучили специалисты из Палеонтологического института РАН имени А.А. Борисяка и Ботанического института РАН, было найдено в юрских отложениях Узбекистана и принадлежало или саговниковым, или гинкговым растениям. Результаты исследования опубликованы в журнале Review of Palaeobotany and Palynology.

Интересно, что в пыльцевой камере этого семени нашлось пыльцевое зерно, причем его удалось обнаружить уже на последнем этапе исследования: под трансмиссионным электронным микроскопом (ТЭМ) была отмечена экзина (оболочка пыльцевого зерна) на том же ультратонком срезе, на котором наблюдалась ультраструктура кутикул и оболочек семени. Удачно, что срез прошел через пыльцевое зерно таким образом, что оказалось возможным оценить все признаки его ультраструктуры и заключить, что оно принадлежало саговниковым.

Саговниковые и один вид гинкговых сохранились в современной флоре. Наблюдая за живыми растениями, можно строить обоснованные предположения об их ископаемых родственниках. В ходе опыления и у саговников, и у гинкго на семязачатках появляется так называемая опылительная капля, на неё осаждаются принесённые ветром или насекомыми пыльцевые зёрна, капля усыхает и втягивается в семязачаток, в пыльцевую камеру, а вместе с ней туда попадают и пыльцевые зёрна, и очутиться там может не только своя, но и чужая пыльца. Поэтому находка в изучаемом семени пыльцевого зерна саговниковых — это дополнительный, но все же ещё не решающий аргумент в пользу того, что семя принадлежало саговниковым. Вопрос о принадлежности семени оставлен открытым скорее всего до того момента, когда такое семя будет обнаружено в прикреплении к материнскому растению.

Знания репродуктивной биологии современных растений помогают сформировать представления о том, как те же процессы происходили у их мезозойских предков. Например, оболочка этого пыльцевого зерна осталась неповреждённой даже в самой тонкой её части — в апертуре, через которую должен происходить выход мужского гаметофита. Можно предположить, что пыльцевое зерно только прилетело — произошло опыление, но не прорастание мужского гаметофита и не оплодотворение: эти процессы у неторопливых голосеменных растягиваются на несколько месяцев в отличие от более продвинутых цветковых растений, которым хватает нескольких часов. В других ранее найденных семенах наблюдались оболочки пыльцевых зёрен, широко разорванные в апертурной области. Можно предполагать, что выход мужского гаметофита в этих семенах уже случился.

Семя Allicospermum angrenicum Nosova, 2013: 1 — общий вид (фото в отражённом свете), масштаб 1 мм; 2 — полутонкий срез в средней части семени (фото под просвечивающим световым микроскопом), масштаб 100 мкм; 3, 4 — участки среза: 3 — видны кутикула наружного интегумента (oc) и мегаспоровая мембрана (mm), масштаб 100 мкм; 4 — видно недоразвитое устьице (st), масштаб 20 мкм; Узбекистан, средняя юра

Характер сохранности этих находок даёт ценную ультраструктурную информацию, но не позволяет увидеть пыльцевые трубки. Тем не менее, есть надежда, что такая информация может быть получена при изучении семян другого типа сохранности — перминерализованных (замещённых минералами).

Таким образом, хотя воссоздание всего жизненного цикла растения, которому принадлежало семя, остается делом далекого будущего, сегодняшняя находка — это не просто семя с пыльцевым зерном внутри, а задокументированный в ископаемой летописи момент опыления.

Текст: Наталья Завьялова, Наталья Носова.
Источник: ПИН РАН​.