Un nuovo notevole fossile nelumbonaceo del Cretaceo inferiore colma il divario tra i protealei erbacei acquatici e quelli legnosi

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 8978 (2023) Citare questo articolo

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Risalenti al tardo Cretaceo inferiore, i reperti macrofossili dell'iconica famiglia del loto (Nelumbonaceae) sono una delle più antiche piante da fiore e suggeriscono che le loro inconfondibili foglie e noccioli incorporati in grandi frutti ricettacolo snocciolati si siano evoluti relativamente poco nei 100 milioni di anni successivi. la loro prima apparizione conosciuta. Qui descriviamo un nuovo fossile della flora della Formazione Crato del tardo Barremiano/Aptiano (NE Brasile) con strutture sia vegetative che riproduttive, Notocyamus hydrophobus gen. nov. et sp. nov., che costituisce oggi la documentazione fossile più antica e completa delle Nelumbonaceae. Inoltre, mostra un mosaico unico di tratti macro e micromorfologici ancestrali e derivati ​​che non è mai stato documentato prima in questa famiglia. Questa nuova specie fossile brasiliana fornisce anche una rara illustrazione delle potenziali transizioni morfologiche e anatomiche sperimentate dalle Nelumbonaceae prima di un lungo periodo di relativa stasi. Le sue potenziali caratteristiche plesiomorfe e apomorfe condivise con Proteaceae e Platanaceae non solo colmano un'importante lacuna morfologica all'interno delle Proteales, ma forniscono anche un nuovo supporto per le loro relazioni inaspettate suggerite per la prima volta dalle filogenesi molecolari.

L'origine e la prima radiazione delle piante da fiore non sono ancora chiare e rimangono uno dei temi più enigmatici riguardanti la storia evolutiva delle piante vascolari nel loro insieme1. Sebbene la documentazione fossile possa aiutare a ridurre le lacune morfologiche tra i taxa viventi, è intrinsecamente incompleta e potrebbe quindi perdere importanti transizioni evolutive. Tali lacune nelle prove per documentare l’evoluzione delle piante possono essere interpretate come conseguenza di un periodo con tassi evolutivi più elevati su una scala temporale breve o come tassi di evoluzione più bassi e relativa stasi su una scala temporale lunga2. Tuttavia, la scarsità delle forme più antiche e successive nei reperti fossili può essere causata anche da errori di conservazione, dal sottocampionamento e dalla bassa intensità di indagine. Numerosi studi sulle flore della paleolatitudine media hanno ridotto significativamente le lacune nelle conoscenze sulle angiosperme del Cretaceo inferiore, mentre quelle delle aree paleotropicali, dove presumibilmente le piante da fiore hanno iniziato a diversificarsi, hanno ancora bisogno di ulteriori indagini, soprattutto per quanto riguarda i macrofossili di eudicotiledoni, il più diversificato clade di angiosperme3. ,4. Le lacune nella conoscenza dei macrofossili nei tropici del Cretaceo inferiore contrastano con la documentazione di microfossili sostanziale e relativamente ben studiata5,6.

Le prime segnalazioni di eudicotiledoni risalgono alla metà del Cretaceo inferiore da aree circumtetiane, cioè dalle regioni del Gondwana settentrionale e del Laurasia meridionale, e suggeriscono che la loro origine e il centro di diversificazione fossero nel Gondwana settentrionale5,7. Questi rapporti si basano principalmente sul loro caratteristico polline tricolpato7, ma anche su macro e mesofossili ritenuti correlati ai lignaggi basali8,9. Tra le prove, alcuni documenti sono relativi a Ranunculales e Proteales8,9, che sono i due primi lignaggi divergenti di eudicot secondo le analisi molecolari10. Tuttavia, a differenza delle famiglie esistenti di Ranunculales, ci sono enormi differenze e notevoli lacune nelle morfologie grossolane tra quelle delle Proteales, vale a dire Sabiaceae, Nelumbonaceae, Platanaceae e Proteaceae9. La loro stretta relazione filogenetica non fu quindi sospettata prima dei progressi nella filogenetica molecolare9,10,11, e da allora in poi iniziarono ad essere accertate potenziali sinapomorfie morfologiche a supporto della loro comune discendenza condivisa12,13. Inoltre, tutte queste famiglie sono presenti nelle flore del Cretaceo e Nelumbonaceae, Platanaceae e Proteaceae si distinguono particolarmente per la loro relativa abbondanza e ricchezza nella documentazione fossile9. Sfortunatamente, sono state trovate poche forme intermedie che collegano le morfologie di queste famiglie, e sembrava improbabile che venissero trovate poiché Nelumbonaceae e Platanaceae hanno subito un lungo periodo di relativa stasi morfologica14,15.