Com’era fatto il primo fiore?

Combinando filogenesi e modelli di evoluzione morfologica, un team internazionale ha identificato i tratti e le caratteristiche funzionali che dovevano avere i primi fiori apparsi sulla Terra circa 140 milioni di anni fa nel Cretaceo

Duecento milioni di anni dopo la comparsa sulla Terra delle piante a seme, avvenne la prima fioritura: nel Cretaceo (circa 140 milioni di anni fa) quando in un gruppo di piante, le angiosperme, comparve il fiore, una struttura totalmente nuova che si rivelò cruciale per il loro successo. Da allora le angiosperme si sono rapidamente diversificate, e oggi rappresentano circa il 90% di tutte le specie di piante viventi.

Il fiore è una struttura complessa che deriva da foglie modificate e ha la funzione di raccogliere gli organi riproduttivi (maschili e femminili), favorire la fecondazione e offrire un ambiente protetto per lo sviluppo dei semi in (il frutto). L’estrema varietà di forme che osserviamo oggi è il risultato di milioni di anni di evoluzione, in cui il modello di fiore ancestrale ha subito modifiche ed adattamenti specifici durante la diversificazione delle diverse specie di angiosperme.

L’origine e la rapida diffusione delle angiosperme è stato un evento apparentemente così improvviso da lasciare per lungo tempo stupefatti tutti gli studiosi, tanto che lo stesso Darwin lo definì “un abominevole mistero” (Pikaia ne ha parlato qui e qui). Nonostante siano stati fatti molti progressi nella ricostruzione delle origini delle angiosperme, nessuno sa esattamente come si siano originate le angiosperme e comprendere quali siano state l’origine e l’anatomia dell’antenato comune di tutti i fiori che osserviamo oggi sono costante oggetto di ricerca da parte dei biologi evolutivi.

Per risolvere questi enigmi i ricercatori hanno utilizzato principalmente due approcci complementari: il primo è di studiare i resti fossili e tentare di identificare i parenti estinti più vicini alle angiosperme; il secondo è quello di cercare risposte nel corpo crescente di studi evolutivi genetici (evo-devo) sulle strutture riproduttive delle specie viventi di angiosperme e delle gimnosperme.

Recentemente un team di ricerca internazionale ha pubblicato un nuovo lavoro, che è parte di un progetto più ampio, il “progetto eFLOWER“, che rappresenta uno sforzo senza precedenti per combinare informazioni sulla struttura dei fiori con le ultime informazioni sull’albero evolutivo delle piante fiorite basate sul DNA. I risultati spingono nuova luce sull’evoluzione anticipata dei fiori, nonché i principali modelli di evoluzione floreale in tutte le piante fiorite viventi.

I ricercatori sono partiti analizzando migliaia di caratteristiche anatomiche dedotte dall’analisi morfologica di più di 790 specie di piante a fiore viventi e poi hanno effettuato una elaborazione dei tutti i possibili modelli di evoluzione del fiore che fosse compatibile con la filogenesi delle specie e i (pochi) dati fossili disponibili.

Tra i risultati più sorprendenti restituiti dalle analisi c’è un nuovo modello del fiore ancestrale che non corrisponde a nessuna delle idee proposte in precedenza. Secondo il nuovo studio, infatti, il fiore ancestrale era bisessuale, con parti di femminile (carpelli) e maschili (stami), e con coralli multipli disposti in cerchi concentrici (di organi petali in set di tre). Circa il 20% dei fiori oggi possiede questi “trimerosi”, ma in genere meno: i gigli ne hanno due, le magnolie tre. Molti dei risultati ottenuti hanno smentito quanto già si pensava ed insegnava in precedenza sull’evoluzione floreale, in particolare sulla disposizione degli organi, che le ipotesi precedenti consideravano disposti a spirale.

Il lavoro getta nuova luce sulle prime fasi dell’evoluzione dei fiori e offre per la prima volta un semplice scenario plausibile per spiegare la spettacolare diversità delle forme floreali, tuttavia molte domande rimangono, le informazioni fossili delle piante fiorite sono ancora molto incomplete e gli scienziati non hanno ancora trovato fiori abbastanza vecchi da arrivare finalmente all’origine delle angiosperme.


Riferimenti:
Sauquet et al. 2017 The ancestral flower of angiosperms and its early diversification. Nature Communications, doi: 10.1038/ncomms16047

Immagine: Credit: Copyright Hervé Sauquet/Jürg Schönenberger