Duszno! Powietrze zawiera tylko 10 proc. tlenu – tyle, ile w naszych czasach na wysokości 5,5 km. A dwutlenku węgla jest 15 razy więcej niż dziś! Planeta zmaga się z efektem cieplarnianym w wersji XXL – temperatury są średnio o 10 st. C wyższe niż te, które znamy. Nie ma żadnych lodowców, a woda sięga kilkaset metrów wyżej niż to, co nazywamy dziś poziomem morza. Lądy są pokryte mozaiką suchych jałowych piasków i wilgotnych mat glonowych. Nie może tu przetrwać żadne większe zwierzę. Deszcz spadający na tę pustynną planetę spływa błyskawicznie do morza, dlatego opadów jest o połowę mniej niż dziś. Nawet rzeki nie przypominają naszych. Zamiast krętych koryt mają przebieg podobny do przeplatających się warkoczy – serie szybkich nurtów opływających liczne wysepki.

Tak właśnie wyglądałaby Ziemia, gdyby jej lądów nie porastała roślinność. Na szczęście ten ponury obraz to tylko fantazja. Nasza planeta jest niewątpliwie zielona – ale jak do tego doszło? Roślinna ewolucja, jak się okazuje, wcale nie była prosta i łatwa.
 

Z PIANY ZRODZONE

Naukowcy od dawna podejrzewali, że jeszcze zanim „normalne” rośliny wkroczyły na ląd, przez długie miliony lat leżakowała tam zielona piana złożona z mikroskopijnych glonów. Towarzyszyć jej miał kolektyw roślinożerców, pasożytów i drapieżców – tyle że w skali mikro, bo tworzyły go wyłącznie wirusy, bakterie, ewentualnie z dodatkiem grzybów i porostów. Charles Wellman, paleobotanik z brytyjskiego University of Sheffield, przedstawił pierwsze dowody na poparcie tej hipotezy. Znalazł je w skałach południowej Arabii – osadziły się w rzekach lub małych jeziorach na kontynentach kambru i wczesnego ordowiku (przypuszczalnie 530–480 mln lat temu). Mają postać „prostych, sferycznych struktur przypominających pęcherzyki, rurki, włókienka i różne inne organiczne mikroskamieniałości”. Szczątki te „jasno wskazują na obecność wczesnego życia na lądach. Wyzwaniem jest jednak odkrycie, jakiego rodzaju organizmy one reprezentują”. Nie ma przy tym pewności, czy to właśnie ta kambryjska „zielona piana” dała początek właściwej roślinnej kolonizacji.

Kolejny ślad pojawia się dopiero w środkowym ordowiku (ok. 475 mln temu). I jest niezbyt okazały – stanowią go pierwsze na Ziemi zarodniki, zwane kryptosporami. Produkujące je rośliny szybko opanowały cały świat, ale nie pozostały po nich żadne inne skamieniałości. Na podstawie budowy zarodników paleontolodzy przypuszczają, że przypominały współczesne mszaki. Dlatego brakowało im twardych tkanek, które mogłyby przetrwać w stanie kopalnym.

Zanim z tych delikatnych organizmów wyewoluowało coś trwalszego, minęło zadziwiająco dużo czasu – aż 25–30 mln lat. Wtedy prawdopodobnie pojawiły się pierwsze rośliny naczyniowe, o czym świadczy nowy typ zarodników. Ale dopiero kolejne 20 mln lat później (w środkowym i późnym sylurze) na ziemskich glebach urosło coś, co bardziej przypominało dzisiejszą florę – maleńkie kuksonie (Cooksonia). Fragmenty ich pędów znajduje się choćby w skałach południowej Walii sprzed 425 mln lat. Cała roślinka miała ledwie kilka–kilkanaście centymetrów wysokości. Jej nagie pędy wznosiły się ponad ziemię, rozdwajając się co pewien czas. Na ich końcach tworzyły się drobne zarodnie – miały raptem milimetr długości i dwa milimetry szerokości.
 

ALIŚCI SĄ BEZ LIŚCI...

Dopiero od tego momentu można mówić o prawdziwej zielonej inwazji na lądy. „Przez następne 65 mln lat, 425–360 mln lat temu, miał miejsce nieporównywalny z niczym wybuch ewolucyjnej innowacji i różnorodności” – pisze w książce „The Emerald Planet” („Szmaragdowa planeta”) David Beerling, paleobotanik i paleoklimatolog z University of Sheffield. Zadziwiające jest jednak to, że przez pierwsze 30 mln lat nie powstało nic, co przypominałoby liście! Potem, gdy pojawiły się pierwsze prymitywne wyrostki, trzeba było kolejnych paru milionów lat... W efekcie ewolucja czegoś tak – z pozoru – prostego jak liść trwała łącznie 40–50 mln lat.

Frustrację paleobotaników zmagających się z tą zagadką pogłębiły jeszcze badania genetyczne dzisiejszych roślin. Wykazały one, że kluczową rolę w formowaniu liścia pełni grupa genów regulatorowych zwana KNOX. Obecna jest ona u bardzo różnych grup i wszędzie działa tak samo. Jeśli np. przeszczepi się ją z paproci do roślin kwiatowych, to i tak doprowadzi to do wytworzenia liścia – tyle że pasującego do aktualnego „gospodarza”. Geny KNOX znaleziono też u drzew iglastych, widłaków, mszaków i glonów z grupy zielenic. To zaś oznacza, że były one obecne w komórkach roślin na długo przed pojawieniem się pierwszych liści.

Istnieje jeszcze druga grupa ważnych genów regulatorowych. Odpowiadają one za odmienny rozwój górnej i dolnej strony liścia. Ta pierwsza specjalizuje się w pochłanianiu i przetwarzaniu energii słonecznej; druga zajmuje się głównie „wdychaniem” dwutlenku węgla. Biolodzy wyliczyli, że owe geny powstały ponad 400 mln lat temu. Jest więc niemal pewne, że maleńka niepozorna kuksonia miała w DNA wszystko, co trzeba, by wyrosły jej porządne liście. Czemu więc ewolucja tak długo z tym zwlekała?