Vývoj a druh papradí
Gustav Anderson mal správny inštinkt, keď koncom 60. rokov objavil vo svojom odbore zvláštnu hrčku. Farmár z južného Švédska poslal nález veľkosti päste do Prírodovedného múzea v Štokholme. Tam bol v určitom okamihu identifikovaný ako podzemok prehistorickej kapradiny a fosilizácia zmizla v zásuvke štyridsať rokov.
Malý paleobotanický zázrak zostal neobjavený, až kým sa minulý rok nemecký postdoktor Benjamin Bomfleur pustil do skúmania tenkých častí zhruba 180 miliónov rokov starej fosílie „v trochu nudné popoludnie“.
Pri tom Bomfleur narazil na niečo, čo botanikom predtým uniklo a čo časopis Science pohotovo publikoval: „Existuje viac anatomicky dobre zachovaných fosílií papradí. Ale v tomto prípade pod mikroskopom stále môžete vidieť podrobnosti o obsahu buniek, ktoré boli minerálne fixované, keď sopečný výbuch zakryl kapradinu sedimentom. V niektorých bunkách dokonca vidíte jasne aj chromozómy. “Fosilizovaný exemplár tak poskytuje bunkovo-biologické poznatky o vývoji papradí, rastlín, ktoré medzi prvými pred 400 miliónmi rokov vyvinuli cesty pre transport vody a živín.
Rod skutočnej kapradiny obsahuje iba 11 000 druhov
Ich potomkovia v lese a na záhrade pripomínajú časy minulé, keď na jar vyvalili listy. „Málokedy iná skupina rastlín dnes neumožňuje taký dlhý a nepretržitý pohľad späť do svojej histórie vývoja, ktorá bola charakterizovaná vzostupmi a pádmi, fázami stagnácie a takým rýchlym vývojom,“ nadchýna sa Bomfleur.
Pteridofytom, pod ktorými sa myslia paprade a niektorým z ich dávnych príbuzných, sa v devónskych horách darilo, ale ich rozkvet nastal asi pred 350 miliónmi rokov v karbóne. Spolu s obrovskými prasličkami a klubovými machovými stromami tvorili stromové papradie, ktoré aj dnes v tropických oblastiach podobným spôsobom rastú, lesy, ktoré sa neskôr stali ložiskami hnedého a čierneho uhlia, a teda nositeľmi energie našej priemyselnej spoločnosti.
Po milióny rokov pteridofyty bez kvetov vládli Zemi. Vyvinuli sa však aj semenné rastliny, ktoré sú lepšie prispôsobené suchu, ku ktorým patria kvitnúce kvitnúce rastliny (krytosemenné rastliny), ktorých odroda nakoniec explodovala v kriede asi pred 120 miliónmi rokov. Dnes sa ich počet odhaduje na 300 000 druhov a tromfne všetky ostatné skupiny rastlín; trieda skutočných papradí zahŕňa iba okolo 11 000 druhov.
Úbohé zvyšky z lepších čias
Peľové zrná šírené vetrom alebo hmyzom a semená bohaté na živiny, ktoré sa používajú na efektívne zabezpečenie potomstva, sú receptom na úspech semenných rastlín. Vďaka svojmu rozmachu stratil svet papradí svoje bohatstvo: druhy, ktoré stále existujú, sa javia ako žalostný pozostatok z lepších čias, pozostatky opusteného komplexu „Jurský park“.
Koreňová fosília zo Švédska zapadá do tohto obrázka. Teraz na bunkovej úrovni dokazuje, že rodina kráľovských papradí, ktorú možno vysledovať až do neskorého triasu (pred viac ako 200 miliónmi rokov), sa dodnes takmer nezmenila. „Osmundaceae sa teda dajú s čistým svedomím nazvať živými fosíliami,“ hovorí Bomfleur.
Táto prvotnosť sa nevzťahuje rovnako na väčšinu papradí. Triumfálny pokrok kvitnúcich rastlín ich posunul dozadu, ale konkurencia zároveň podporila vznik nových foriem. Vývojové línie najmodernejších papradí vedú späť do kriedového obdobia, čo dokazujú genetické analýzy, ktoré publikovali vedci pracujúci s botanikom Haraldom Schneiderom z Londýnskeho prírodovedného múzea v prírode v roku 2004. „Zatiaľ čo niektoré línie ako línia kapradín kráľovských pútajú pozornosť konzervativizmom, mnohé zo skupín, ktoré sa v tom čase objavili, vykazujú značnú šírku inovácií. Vidno to aj na pôsobivých rozdieloch v štruktúre výhonkov a listov v porovnaní so semennými rastlinami, “vysvetľuje Schneider.
Málo evolučne starých skupín
Dôležitou inováciou, ktorá umožnila novým papradiam prosperovať v tieni rozvíjajúcich sa ihličnatých a listnatých lesov, je zjavne bielkovinový neochróm. Receptor svetla, ktorý je obzvlášť citlivý na červené zložky slnečného žiarenia, ktoré skutočne preniká cez husté lístie až k zemi. Tento proteín, ktorý je citlivý na zvyškové svetlo, sa nachádza takmer vo všetkých papradiach, ktoré dnes existujú, iba niekoľko evolučne starých skupín, ako sú napríklad kapradiny kráľovské, dokázalo vzdorovať zelenej konkurencii aj bez neochrómu.
Medzinárodný tím vedcov sa domnieva, že teraz vyriešil hádanku toho, ako a kedy väčšina papradí dostala svoj neochróm, ktorý je inak známy predovšetkým zo zelených rias. Vedci, ktorí spolupracovali s Fay-Wie Li z Duke University v Amerike, objavili genetické zloženie machu rohovitého vo forme, ktorá je veľmi podobná kapradine.
V odbornom časopise PNAS vedci predpokladajú, že k horizontálnemu prenosu génov medzi machom a rastlinami mohlo dôjsť pred 179 miliónmi rokov: genetický materiál sa prenáša priamo z jedného druhu na druhý. Napríklad baktérie si vymieňajú genetické informácie o rezistencii na antibiotiká, zatiaľ čo tento jav je v prípade rastlín hlavnou výnimkou. U papradí mohla génová transfúzia prísť v pravý čas, inak by nemuseli prežiť vzostup semenných rastlín, domnievajú sa vedci.
Početné kultivované formy vo viktoriánskom Anglicku
Dodnes väčšina papradí uprednostňuje ako umiestnenie tienisté a vlhké lesy. Darí sa tam bežným druhom, ako je napríklad červotoč alebo papraďorast s mnohými rozvetvenými listami. Ale sú k dispozícii aj ako vodné rastliny, napríklad vo forme vodnej kapradiny Salvinia molesta, ktorá pochádzala z Brazílie a bola prepravovaná do celého sveta, niekedy úplne pokrýva vodné plochy, a narušuje tak príslušnú ekologickú rovnováhu.
Na rozdiel od tohto moru sú populárnymi izbovými rastlinami ďalšie tropické druhy, ako napríklad kapradina z parožia a meč. A záhradníci určite ocenia ženské, pštrosie a kráľovské kapradiny alebo zdobenie štítových papradí rodu Polystichum vybavených nádhernými listami, najmä preto, že sa zaobchádzajú s malým svetlom.
Exempláre zobrazené na tejto dvojstrane sa našli aj v špeciálnej tienistej záhrade v bavorskom Fürthe: záhradný architekt a záhradný historik Jochen Martz zhromaždil okolo 300 rôznych papradí v záhradnej oblasti, ktorá bola rozmiestnená pred viac ako sto rokmi. Okrem typických druhov miernych šírok a ich variantov tu rastie aj početná kultivovaná forma, ktorá mala veľkú viktoriánsku základňu vo viktoriánskom Anglicku.
Výhody dvoch stratégií šírenia
Tmavé a vlhké - to je to, čo papradie zvyčajne obľubuje, ale niektoré druhy prenikli aj do nepriaznivejších oblastí, ako sú vysoké hory alebo púšte. Jedným z týchto extrémistov je aj slezinová papraď Asplenium ceterach, ktorá rastie v trhlinách skaly. Tento druh, ktorý je tiež pôvodom z Nemecka, je jednou z takzvaných rastlín na vzkriesenie, ktoré prežijú úplné vyschnutie a v prípade dažďov sa môžu roky vrátiť k životu.
Ale aj také tvrdé výrastky závisia v určitom okamihu od vody, najneskôr pri sexe. Podobne ako riasy a machy, aj paprade majú generačnú zmenu: nepohlavné rozmnožovanie prostredníctvom spór sa strieda so sexuálnym rozmnožovaním, ktoré je stále viazané na vlhký prvok. Týmto spôsobom môžu paprade využívať dve stratégie šírenia. Prospieva im na jednej strane nepohlavná hromadná produkcia spór šírených vetrom a na druhej strane rekombinácia genetického zloženia počas oplodnenia vaječných buniek, čo zvyšuje ich adaptabilitu.
Paprade v noci svätojánskej
Ako evolučný pokrok v porovnaní s fylogeneticky staršími machmi možno konštatovať, že tak nápadné rastliny papradia, ktoré sa v odbornom žargóne nazývajú sporofyty, a ich spóry prežijú suché obdobia. Alternatívna forma života kapradiny, drobný gametofyt, ktorý klíči z výtrusov, je citlivejšia a pripomína botanický pôvod nielen v štruktúre podobnej machu.
Trocha vlahy nestačí na pohlavné rozmnožovanie, ktoré na nej panuje, gametofyt ho potrebuje skutočne mokrý: jeho spermie potrebujú nepretržitý vodný film, aby sa dostali do vaječných buniek susedného gametofytu. Preto peľ, ktorého sa obávajú alergici, predstavuje sexuálnu revolúciu v rastlinnej ríši - peľ oslobodil semená rastlín od hnojiva.
Úžasný fakt, že papradie, na rozdiel od iných pôvodných rastlín, nemá vôbec žiadne kvety, v minulosti inšpiroval nejednu rozprávkovú interpretáciu. Jemným sporám sa pripisovali všetky druhy magických efektov, Hildegarda von Bingen dokonca dala kapradinám moc dať diabla na útek. Podľa ruskej všeobecnej viery kapradiny skutočne kvitnú, ale iba v letnú noc. Tí, ktorí potom nájdu čarovný kvet papradia, majú istotu šťastia a bohatstva. Podľa legendy.