EVOLUZIONE DELLE PIANTE: ORIGINE PIANTE MODERNE - BIOLOGIA - 2025

L' evoluzione delle piante è forse iniziata con un gruppo d'acqua dolce che ricorda le alghe verdi odierne e da questo hanno avuto origine tutti i gruppi attuali: muschi, muschi club, equiseti, felci, gimnosperme e angiosperme.

Le piante si caratterizzano per essere un gruppo molto vario e con una notevole plasticità. Dal punto di vista della biologia evolutiva, consentono lo studio di una serie importante di meccanismi ed eventi unici, ad esempio la speciazione per poliploidia nelle angiosperme.

Fonte: di Maulucioni, da Wikimedia Commons

Durante questo processo evolutivo che ha dato origine a questo gruppo monofiletico, sono apparse innovazioni come la parete cellulare costituita principalmente da cellulosa, un polimero costituito da unità di glucosio ripetute.

La considerazione monofiletica delle piante implica l'incorporazione iniziale di cianobatteri, che ha dato origine alla varietà di plastidi (compresi i cloroplasti, legati al processo fotosintetico) da parte di eventi endosimbiotici. Questo evento si è verificato nell'antenato comune di questa stirpe.

Sono comparse anche la multicellularità (organismi con più di una cellula) e la proliferazione del meristema apicale, un tipo di divisione cellulare asimmetrica e di ritenzione zigotica. Tuttavia, l'innovazione più sorprendente delle piante è stata quella di colonizzare l'ambiente terrestre.

Di seguito descriveremo alcuni aspetti generali dell'evoluzione delle piante e poi approfondiremo l'origine di ogni gruppo.

Meccanismi evolutivi

I meccanismi evolutivi coinvolti nell'origine delle piante sono gli stessi che hanno generato cambiamenti in altri gruppi viventi: selezione naturale e deriva genetica o genetica.

La selezione naturale darwiniana è un meccanismo di evoluzione che consiste nel successo riproduttivo differenziale degli individui. Quando le piante avevano una certa caratteristica ereditaria (cioè passata dai genitori ai figli) e questa caratteristica permetteva loro di lasciare più discendenti, questo morph aumentava nella popolazione.

L'altro meccanismo è la deriva genica, che consiste nella variazione casuale o stocastica delle frequenze alleliche.

Allo stesso modo, i processi coevolutivi con gli animali hanno svolto un ruolo fondamentale. Come l'impollinazione e la dispersione dei semi nelle angiosperme.

Evoluzione dei piani del corpo vegetale

Il cambiamento nei piani corporei delle piante è correlato a variazioni fondamentali avvenute nelle fasi sporofite e gametofite. Gli studi effettuati suggeriscono che la fase aploide era precedentemente più complessa.

Tuttavia, questa tendenza ha subito un'inversione di tendenza: il gametofito ha iniziato ad essere la fase più evidente. Questo fenomeno ha aumentato drasticamente la diversità morfologica dal Devoniano.

Periodi geologici dell'apparizione di ciascun gruppo

La documentazione fossile ci fornisce un'incredibile fonte di informazioni sull'evoluzione di tutti gli organismi viventi, sebbene non sia perfetta e non sia completa.

Le briofite, organismi molto semplici privi di tessuti vascolari, sono conosciute sin dall'Ordoviciano.

Gli strati più antichi sono costituiti da strutture molto semplici di piante vascolari. Successivamente, nel Devoniano e nel Carbonifero, si verificò un'immensa proliferazione di felci, muschi, equiseto e progimnosperme.

Nel Devoniano apparvero le prime piante da seme. Pertanto, la flora mesozoica consisteva principalmente di individui che ricordavano le gimnosperme. Infine, le angiosperme compaiono nel Cretaceo.

Evoluzione delle alghe

Le alghe sono il gruppo più primitivo. Ad essi corrisponde l'origine della prima cellula fotosintetica dovuta ad un evento di endosimbiosi: una cellula ha ingerito un batterio con capacità fotosintetiche.

Questa è stata una spiegazione abbastanza accettata per l'evoluzione dei cloroplasti e si applica anche ai mitocondri.

Evoluzione delle briofite

Si ritiene che le briofite siano i primi organismi a divergere dalle alghe. Corrispondono al primo gruppo di piante terrestri. Le sue caratteristiche principali sono la mancanza di un apparato radicale e di un sistema vascolare composto da xilema e floema.

Le briofite hanno dominato gli ambienti preistorici per i primi 100 milioni di anni dall'origine delle piante.

Evoluzione delle piante vascolari senza semi

Piante senza semi vascolari

Le piante vascolari iniziarono a diversificarsi nel periodo Carbonifero, in particolare in piante vascolari senza semi.

Come le briofite, i gameti nuotatori delle piante senza semi hanno bisogno di acqua affinché entrambe le cellule sessuali si incontrino. Per questo motivo si ipotizza che le prime forme di piante vascolari fossero limitate ad ambienti umidi che ne favorivano la riproduzione.

I fossili e gli antenati delle piante vascolari risalgono a 420 milioni di anni fa. Gli organismi erano caratterizzati da uno sporofito ramificato, indipendente dalla fase gametofitica per la loro crescita e sviluppo. Queste ramificazioni compensavano le loro piccole dimensioni: raramente superavano i cinquanta centimetri.

Questa disposizione ha facilitato la produzione di spore e quindi ha aumentato la probabilità di sopravvivenza e riproduzione.

Il gruppo più primitivo di piante vascolari sono le specie moderne di licofite (muschi, selaginella e felci o isoette). I licofiti si svilupparono in paludi e terreni simili, fino a quando le forme giganti si estinsero e quelle piccole che osserviamo oggi.

Le felci si sono irradiate da quando hanno avuto origine nel Devoniano, insieme ai loro parenti le code dei capelli e le felci a spazzola.

Importanza del tessuto vascolare e delle radici

Le piante vascolari - come suggerisce il nome - hanno tessuto vascolare, che è diviso in floema e xilema. Queste strutture sono responsabili della conduzione di sali e sostanze nutritive in tutto il corpo della pianta.

L'acquisizione di un tessuto lignificato ha permesso alle piante di aumentare di dimensioni, rispetto alle briofite. Questi steli impedivano il ribaltamento e l'abbassamento e potevano trasportare nutrienti e acqua ad altezze considerevoli.

Le radici, invece, consentono alle piante di ancorarsi alla superficie del suolo, permettendo loro di assorbire acqua e sostanze nutritive. Anche le radici giocano un ruolo fondamentale nel permettere alla pianta di raggiungere dimensioni maggiori. L'apparato radicale osservato nei fossili è abbastanza simile a quello attuale.

L'origine delle radici è ancora poco chiara nella storia evolutiva. Non è noto se siano apparsi in un singolo evento nell'antenato di tutte le piante vascolari o in più eventi: ciò che è noto come evoluzione convergente.

Evoluzione delle piante da seme vascolari

Nel Carbonifero, le piante si sono ramificate in due grandi gruppi di piante da seme: gimnosperme e angiosperme.

Evoluzione delle gimnosperme

All'inizio, le piantine ricordavano una felce. Le Gimnosperme sono piante senza fiori, che si irradiavano tutte secondo uno schema molto simile. I più comuni oggi sono i pini ei cipressi. Alcuni degli esemplari più antichi includono ginkgo, cicadee e gnetales.

Evoluzione delle piante da fiore: angiosperme

Le piante da fiore, o angiosperme, sono un gruppo di piante che costituisce la maggior parte delle piante che esistono sul pianeta terra. Oggi sono distribuiti ovunque e includono forme varie come alberi, arbusti, prati, campi di grano e mais e tutte le piante comuni che osserviamo con i fiori.

Per il padre della biologia evolutiva, Charles Darwin, l'improvvisa comparsa di questo gruppo ha rappresentato un evento enigmatico che ha attraversato un'immensa distribuzione.

Oggi, il gruppo che ha dato origine alle angiosperme è considerato un gruppo di gimnosperme primitive, un organismo arbustivo. Sebbene non esista un candidato specifico, si sospettano alcune forme di vita con caratteristiche intermedie tra i due gruppi, dell'era Mesozoica e Paleozoica.

Storicamente, questa trasformazione è stata accettata, poiché è facile immaginare la trasformazione di strutture in grado di trasportare ovuli (tipici delle gimnosperme) in carpelli. Recentemente, non è più usuale cercare attivamente queste forme di transizione.

I primi fossili di angiosperme (e altre tracce come i granuli di polline) risalgono a più di 125 milioni di anni fa.

Il fiore

L'innovazione più rilevante delle angiosperme è la struttura floreale. Si ipotizza che i fiori primitivi avessero la morfologia di una magnolia attuale, composta da molti carpelli, stami e pezzi di perianzio.

In termini di stimoli visivi e olfattivi, il fiore rappresenta un organo attrattivo per gli impollinatori. Questi possono essere vertebrati (come uccelli e pipistrelli) o invertebrati (come api, vespe o mosche). L'impollinazione rappresenta un evidente vantaggio per la pianta: disperde il polline molto meglio del vento.

L'impollinazione era un evento selezionato, poiché più animali visitavano le piante, lo faceva anche la produzione di semi. Pertanto, qualsiasi cambiamento che avesse aumentato positivamente le visite offriva immediatamente un grande vantaggio selettivo all'individuo.

Ad esempio, le piante da fiore che per una certa mutazione casuale hanno iniziato a secernere un nutriente che ha attratto un impollinatore avevano un vantaggio selettivo rispetto alle loro coetanee prive di questa caratteristica.

Inoltre il frutto rappresenta anche una ricompensa ricca di energia per l'animale che lo consuma. Dopo la digestione, l'animale defeca e quindi disperde i semi. Ad esempio, molti uccelli e pipistrelli della frutta svolgono un ruolo indispensabile come disperdenti di semi nelle foreste.

Riferimenti

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