Gräs och tussilago från Australien

Våra vilda växter, var kommer de ifrån? De har förstås invandrat från söder och öster sedan den senaste inlandsisen drog sig tillbaka för 10 000 år sedan. Men i ett längre tidsperspektiv, för 1 miljon år sedan eller mer? Sannolikt fanns före istiderna en flora ganska lik den nutida. Men ännu längre tillbaka, för 10 till 100 miljoner år sedan, då fanns inte alla de växter vi ser i dag. Olika växtfamiljer utvecklades på olika kontinenter, och de har senare spritt sig till andra områden, ibland över hela jorden.

Två artrika familjer

Två sådana vitt spridda familjer är gräsen och de korgblommiga växterna, de förra med sädesslagen, vass, timotej och alla våra vanliga gräs, de senare med tistlar, fibblor, astrar, prästkragar och solrosor.

Båda familjerna bidrar i hög grad till den biologiska mångfalden. De korgblommiga växterna är den artrikaste av alla växtfamiljer. Med sina 23 000 kända arter överträffar de till och med orkidéerna i artantal. Man antar att de korgblommigas mångfald sammanhänger med att de har ett välutvecklat kemiskt försvar mot att bli uppätna. En mängd olika organiska substanser lagras i de olika arterna. En del har påtaglig lukt och smak, som kamomill och malört.

Gräsen är den ekologiskt och ekonomiskt viktigaste av alla växtfamiljer. De dominerar vegetationen över stora områden, t ex på savanner och stäpper. Sådana vegetationstyper utvecklades under mitten av tertiärperioden, för 30-40 miljoner år sedan. Samtidigt utvecklades flera grupper av betande däggdjur. Gräsen tål betning mycket bättre än de flesta andra växtfamiljer genom att bladen tillväxer kontinuerligt från basen, och det är sannolikt en förklaring till att de blivit så framgångsrika.

Varifrån kommer då dessa båda växtfamiljer? Tidigare trodde man att bambu, som finns i alla tropiska områden, tillhör de äldsta gräsen, och att gräsfamiljen är närmast släkt med en liten växtfamilj från tropiska Asien. Det tyder på att gräsen skulle härstamma från tropikerna. Men dessa teorier om de äldsta gräsen och deras släktingar har visat sig felaktiga.

På samma sätt har tidigare bristande kunskap om de äldsta korgblommiga växterna och deras släktingar inte gett oss några tydliga ledtrådar om deras geografiska ursprung. De korgblommiga växterna har t ex länge ansetts närmast släkt med blåklockorna. Det illustreras av att dessa båda växtfamiljer står tillsammans i alla floror och handböcker. Men nya rön visar att såväl gräs som korgblommiga har sina närmaste släktingar på södra halvklotet.

Släktforskning med DNA och datorer

Det är under den senaste tioårsperioden som vi har fått helt ny kunskap om växternas släktskapsförhållanden. Framför allt har tillkomsten av stora mängder molekylära data bidragit med ny information. I början av 1990-talet blev det möjligt att rutinmässigt läsa av längre bitar, DNA-sekvenser, av växternas arvsmassa.

Hos växterna är det framför allt arvsanlaget för en del av enzymet rubisco som sekvenserats hos tusentals arter. Rubisco är ett viktigt enzym i fotosyntesen och finns hos alla gröna växter. Man kan jämföra DNA-sekvenserna och med olika analysmetoder sätta upp ett släktträd för de sekvenserade arterna. Sådan släktskapsrekonstruktion har blivit en hel vetenskap i sig och görs med datorer och sofistikerade analysprogram. Man kan också räkna på hur snabbt arvsanlagen utvecklas, s k molekylära klockor, och därigenom göra ungefärliga åldersbestämningar av förgreningspunkterna i släktträdet. Genom sådana analyser av molekylära data har vi lärt oss mycket om både gräsens och de korgblommiga växternas släktskap och utveckling.

Nästan lika gamla

Ett stort antal forskare har under 1990-talet arbetat med gräsens släktträd, och vi vet nu i detalj hur de första grenarna i det ser ut. De leder inte till bambuarter som man tidigare trodde utan till ett antal sydamerikanska gräs med en för gräsen primitiv blombyggnad. Vidare upptäcktes helt nyligen att gräsens närmaste släktingar inte är den tropiska växtfamilj man tidigare trott utan en liten och ofta förbisedd halvgräsfamilj från Sydvästaustralien.

Paleobotanisterna har hittat ett 55 miljoner år gammalt gräsfossil, och med hjälp av detta fossil och molekylära klockor kan gräsfamiljens uppkomst, dvs tidpunkten då gräsen och deras sydvästaustraliska halvgrässläktingar skildes åt i släktträdet, bestämmas till slutet av kritaperioden för mer än 65 miljoner år sedan.

På samma sätt som för gräsen har man för de korgblommiga växterna kunnat rekonstruera de nedersta förgreningarna i familjens släktträd. Även här visar det sig att de nedre grenarna leder till sydamerikanska växter. Mycket arbete har också lagts ner på att ta reda på den korgblommiga familjens närmaste släktingar. Vi vet nu att det är en liten familj i södra Sydamerika. Närmast släkt med detta familjepar är i sin tur två familjer som har sin huvudsakliga utbredning i Australien, även om de också har ett par vitt spridda arter, däribland vattenklöver som finns i den svenska floran. De korgblommiga är alltså närmare släkt med vattenklöver än med blåklockor.

De korgblommiga växterna har karakteristiska pollenkorn, och eftersom pollen bevaras väl som fossil vet vi ungefär hur gammal familjen är. Det första typiska pollenet från korgblommiga är ca 40 miljoner år gammalt och har hittats i Sydamerika. Datering av släktträdet visar att de korgblommiga växterna och de tre närmast besläktade familjerna i Sydamerika och Australien skildes åt i början av tertiärperioden som inleddes för 65 miljoner år sedan.

Kommer från var sin världsdel

Om vi undersöker fler grenar i gräsens och de korgblommigas släktträd hittar vi fler familjer med sin huvudsakliga utbredning i antingen Sydamerika eller Australien. Det dussintal familjer som är närmast släkt med gräsen förekommer mest i Sydamerika, utom den ovan nämnda allra närmast besläktade halvgräsfamiljen från Sydvästaustralien och några till. Bland de sydamerikanska grässläktingarna finns t ex ananasväxterna. Det dussintal familjer som är närmast släkt med de korgblommiga återfinns i Australien, på Nya Guinea, Nya Kaledonien och Nya Zeeland, utom den ovan nämnda allra närmast besläktade familjen från Sydamerika. Genom s k biogeografisk analys av familjernas utbredningar och inbördes släktskapsförhållanden kan man våga slutsatsen att familjegruppen kring gräsen ursprungligen kom från Sydamerika, medan familjegruppen kring de korgblommiga ursprungligen kom från Australien med intilliggande områden.

Under senare delen av krita och början av tertiär hade Sydamerika och Australien fortfarande nära kontakt med Antarktis i södra Gondwanaland (bild 2). Afrika, Madagaskar och Indien däremot hade redan i mitten av krita separerat från resten av Gondwanaland. Klimatet i södra Gondwanaland inklusive Antarktis var mycket varmare än i dag, och där växte sydbokskogar med en rik flora. Det vet vi genom fossil. Säkert ingick förfäderna till både gräs och korgblommiga i den sydgondwanska floran, och därifrån utvecklades de båda växtfamiljerna och deras nutida släktingar, sannolikt på det sätt som beskrivits ovan. Den nutida utbredningen hos oss på norra halvklotet och i Afrika är resultatet av senare långspridning över haven under tertiärperioden.

Gräs och korgblommiga är exempel på två växtfamiljer med något olika ålder men med likartad utbredningshistoria. Andra familjer, t ex näckrosor och palmer, är äldre, och det kan bli svårt eller omöjligt att säga något om varifrån de kommer. Vissa familjer är betydligt yngre och har utvecklats på någon av våra nutida kontinenter. Men gräsens och de korgblommigas tidiga utveckling och utbredningshistoria sammanfaller alltså med och har påverkats av kontinenternas uppsprickning. Detsamma gäller säkert för flera växtfamiljer. Kanske kommer det att visa sig att många blomväxtgrupper härstammar från Gondwanaland.