Mossen, waarop de eerste planten zullen geleken hebben, op steen (Foto: Kahvilokki/Wikimedia Commons).

Planten verschenen eerder op aarde dan tot nu toe gedacht, 500 miljoen jaar geleden namelijk

Planten op het land zijn zo'n 500 miljoen jaar geleden geëvolueerd uit zoetwateralgen, zo'n 100 miljoen jaar vroeger dan meestal wordt aangenomen. Dat zegt een nieuwe studie die gebaseerd is op de "moleculaire klok", de analyse van de genen van bestaande planten. De latere datering van 400 miljoen jaar is enkel gebaseerd op fossiele restanten van planten.  

De vroege mosachtige planten die de continenten koloniseerden, creëerden habitats voor landdieren, en bereidden de weg voor andere planten.

"Planten verschenen op het land een half miljard jaar geleden, tientallen miljoenen jaren vroeger dan zou blijken uit louter de fossiele overblijfselen", zei doctor Philip Donoghue aan de BBC. Donoghue is de belangrijkste auteur van de nieuwe studie en professor paleobiologie aan de University of Bristol. 

"Dit verandert de perceptie van de vroege milieus op het land, waarbij lagen algen op meren en poelen vervangen zijn door een flora die je tenen zou gekieteld hebben - maar niet veel hoger zou gekomen zijn", zo zei hij.  

Een aantal zoetwateralgen, waaruit de eerste planten geëvolueerd zijn. (Foto: Foto: Alexander Klepnev/Wikimedia Commons)

Cambrische explosie

De eerste planten zouden een habitat geboden hebben voor dieren die volledig op het land leefden, en die doen hun intreden rond deze tijd, zo zei Donoghue.

Deze kolonisatie van het land door meercellige organismen, valt samen met de periode waarin het leven in de zeeën meer divers werd, en talrijker, een gebeurtenis die bekend staat als de Cambrische explosie. 

"Onze resultaten tonen aan dat de voorouder van de 'landplanten' leefde in de Midden-Cambrische periode,wat overeenkomt met de leeftijd van de eerste landdieren die we kennen", zo zei mede-onderzoeker doctor Mark Puttick van het National History Museum in Londen. 

Anomalicaris, een van de bizarre zeedieren uit de Cambrische explosie (Illustratie:  Matteo de Stefano/MUSE)

Moleculaire klok

Gedurende de eerste 4 miljard jaar van de geschiedenis van de aarde was er op de continenten geen leven buiten bacteriën. Toen de eerste planten verschenen, maakten ze de continenten groen, en creëerden ze een habitat voor dieren. 

De verspreiding van planten in heel de wereld, en hun aanpassingen aan het leven op het land, hadden een invloed op de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer en op de wereldwijde temperaturen. 

De nieuwe studie gaat in tegen de bestaande theorieën over de evolutie van de planten op het land. De onderzoekers zeggen dat de fossiele dateringen de oorsprong van de planten onderschatten, en dat die modellen herzien moeten worden.

De nieuwe studie is gebaseerd op de zogenaamde moleculaire klok-methode, waarbij men de genen van bestaande organismen analyseert, en dat combineert met gegevens van fossiele vondsten over gezamenlijke voorouders.  Zo kan men afleiden hoe lang het geleden is dat twee soorten uit elkaar gegroeid zijn, en die moleculaire evolutie ook gebruiken om verder in de tijd terug te gaan, in dit geval tot de eerste gezamenlijke voorouder van alle planten op het land. 

Pellia epiphylla, een soort levermos, op natte grond (Foto: Frank Vincentz/Wikimedia Commons).

Krachtige computers

Onderzoekers hebben al eerder geprobeerd om de moleculaire klok-methode te gebruiken om tot een datering te komen van de eerste planten op het land, maar met weinig succes. Ze zijn niet in staat gebleken om de laagste, vroegste takken van de evolutionaire stamboom van de landplanten te bepalen. Aan die basis van de stamboom verschijnen de vasculaire planten - de planten waar wij het meest vertrouwd mee zijn, zoals bomen, gewassen en bloemen -, enige tijd na de levermossen, de hauwmossen en de (blad)mossen. De volgorde waarin die eerste drie groepen echter op het land verschijnen, is een raadsel gebleven en de moleculaire klok-methode biedt er geen oplossing voor. 

Professor Donoghue dacht echter dat als hij voldoende krachtige computers zou inzetten op dit probleem, hij het mysterie zou kunnen oplossen. Hij en zijn collega's begonnen met het invoeren van eerder verzamelde genetische gegevens over meer dan 100 planten- en algensoorten. Vervolgens testten ze elke permutatie van de relaties van de vier plantengroepen met verschillende soorten analyses, en ze calculeerden als controle ook de ouderdom van tientallen plantenfossielen in de analyses in. 

Zo komen ze tot de conclusie dat de juiste volgorde van het verschijnen van de eerste plantengroepen, geen belang heeft bij het dateren van de eerste landplanten. Al de analyses wijzen erop dat planten voor het eerst 500 miljoen jaar geleden op het land verschenen zijn, in de Cambrische periode. "De nieuwe analyse toont aan dat de eerste landplanten vroeger verschenen zijn dan we dachten, onafgezien van de huidige onzekerheden over welke landplanten het eerst geëvolueerd zijn", zo zeggen de onderzoekers. 

Evolutionair bioloog Jim Leebens-Mack van de University of Georgia, Athens, loofde de studie als de meest uitgebreide tot nog toe, maar hij blijft voorzichtig. Analyses op basis van moleculaire klokken komen altijd met oudere data dan fossielen, zo merkt hij op, en dus neemt hij die schattingen "altijd met een flinke korrel zout". 

Zijn  collega Pamela Soltis van de University of Florida in Gainsville, zei in "Science" dat, als de resultaten van de nieuwe studie kloppen, "dit de hele tijdlijn voor de oorsprong van het leven op het land verandert, en ook het daaropvolgend tempo voor de evolutionaire veranderingen in planten en de ermee verbonden groepen dieren en  schimmels."

"Ook zouden deze vroegere data betekenen dat veranderingen op de aarde in een trager tempo verlopen zijn dan we anders zouden denken", zo zei ze nog. 

Phaecoceros carolianus, een hauwmos. (Foto: Hermann Schachner/Wikimedia Commons).