Groene grond

De eerste planten koloniseerden 470 miljoen jaar geleden het toen nog maagdelijke vasteland. Ze leken op levermossen.

EEN BELANGRIJKE botanische `missing link' is gevonden. Uit een gesteentelaag die ongeveer 470 miljoen jaar oud is zijn met klassieke palynologische zeeftechnieken pakketjes sporen van planten geïsoleerd die nog gedeeltelijk door een vliesje worden samengehouden. Daarmee is voor het eerst het overtuigende bewijs geleverd dat dit soort sporen, dat overvloedig in afzettingen uit dezelfde geologische periode (Ordovicium) voorkomt, afkomstig is van landplanten. Fijn-analyse van de sporenwand wijst op een verwantschap met de huidige levermossen (Nature, 18 sept).

Belangrijk is dat iets meer in beeld is gekomen van die allereerste landplanten zelf dan uitsluitend hun sporen. Aangenomen wordt dat de resten van het sterk geplooide en zeer variabele vliesje dat hier en daar om de sporenmassa aanwezig is, overblijfselen zijn van het bolvormige sporangium (sporenzakje) waarbinnen de sporen waren opgesloten. Het vliesje zou dan de binnenste laag, het tapetum, zijn van de verdwenen sporangiumwand. De Britse onderzoekers Charles Wellman en Peter Osterloff (University of Sheffield) hebben goede hoop met de technieken die ze gebruikten meer complete delen van de moederplantjes, die waarschijnlijk uiterst klein waren, op te delven.

Het ontstaan van landplanten uit algen, zeewieren of waterplanten, of anders gezegd: de kolonisatie van het landoppervlak door hogere planten, is in de evolutie een doorslaggevende gebeurtenis geweest. Het maakte de ontwikkeling mogelijk van veel hogere diersoorten en is waarschijnlijke ook van grote betekenis geweest voor de verwering van gesteenten en de samenstelling van de atmosfeer (review-artikel: Nature, 4 september 1997).

De boorkern waarin de sporen zijn gevonden werd op ongeveer 1500 meter diepte getrokken uit sediment in de ondergrond van Oman. Het sediment werd tijdens het Ordovicium op de noordwestelijke rand van het oercontinent Gondwana afgezet. Dat gebied lag toen tamelijk ver bezuiden de evenaar. Er zijn geologische aanwijzingen dat het gebied net op de grens van zee en land lag, maar geheel zeker is dat niet. De typische mariene kenmerken kunnen ook pas achteraf in het sediment zijn terecht gekomen.

Het Ordovicium is één van de zes perioden waarin het zogenoemde Paleozoicum wordt ingedeeld, het zijn van van oud naar jong: Cambrium, Ordovicium, Siluur, Devoon, Carboon en Perm. In het Ordovicium worden al lang en op tal van plaatsen op aarde mooi gefossiliseerde sporen aangetroffen die onmiskenbaar van plantaardige oorsprong zijn. Maar de sporen wijken af van het soort sporen dat bij de meeste levende sporenvormende planten (varens, paardestaarten, wolfsklauwen) wordt aangetroffen. Vaak hangen ze in groepjes van twee of vier samen (diaden en tetraden) en niet zelden worden die groepjes door een soort membraan of envelop omgeven. Omdat dit kennelijk ook de configuratie was waarin ze, na rijping van het sporangium, werden verspreid worden ze permanente diaden en tetraden genoemd. Het in groepjes van vier identieke cellen samen voorkomen van sporen wordt beschouwd als de afspiegeling van een voorafgaande `meiose' (reductiedeling), dat is een tweevoudige deling waarbij het chromosoomgetal van de oorspronkelijke cel wordt gehalveerd. Tetraden wijzen dus indirect op het bestaan van een generatiewisseling: een afwisseling van levensstadia met een dubbel en met een enkel stel chromosomen. Het bezit van een generatiewisseling geldt als karakteristiek voor `hogere' planten, al komt het ook onder groenwieren voor.

Op diverse gronden nemen onderzoekers al geruime tijd aan dat de in het Ordovicium aangetroffen sporen van landplanten komen. De voornaamste reden is dat de sporenwand veel meer is versterkt dan voor zee- of waterplanten nodig is. De sporen kunnen uitdroging doorstaan en zijn natuurlijk daardoor ook zo goed geconserveerd. Er komt bij dat ze ook overvloedig in niet-mariene sedimenten worden aangetroffen en dat de elektronenmicroscoop in de sporenwand een lamellenstructuur laat zien die ook bij de huidige levermossen voorkomt. Ten slotte zijn tussen fossielen van landplanten uit het Siluur en Devoon sporen gevonden die sterk lijken op de ontheemde sporen uit het Ordovicium.

Er gaapte altijd een hiaat van wel 30 tot 50 miljoen jaar tussen de leeftijd van de afzetting waarin de losse sporen uit het Ordovicium werden gevonden en de lagen waarin de eerste herkenbare delen (megafossielen) van landplanten werden aangetroffen. Daarom wilden scherpslijpers niet uitsluiten dat de losse sporen van het Ordovicium toch sporen van zeewieren of andere waterplanten waren. De kwestie was een klassieke controverse.

Nu lijkt het pleit beslecht ten gunste van de landplanten. De aanwijzingen worden steeds sterker dat de eerste landplanten grote verwantschap vertoonden met de voorlopers van bestaande levermossen (liverworts) of een verwante groep, de Anthocerophyta (hornworts). Levermossen zouden definitief als voorouders kunnen worden aangewezen als tussen de sporen ook elateren worden gevonden, dat zijn langwerpige cellen die met hygroscopische bewegingen bijdragen aan de verspreiding van de sporen.