De oeroude samenwerking tussen planten en schimmels zorgde ervoor dat planten het land 400 miljoen jaar geleden koloniseerden en uiteindelijk groen kleurden.

De aarde is begroeid met de mooiste groene planten en bomen, maar hoe zijn die aan land gekomen? Volgens onderzoekers van onder meer de Universiteit van Sheffield heeft bij de evolutie van deze complexe ecosystemen de symbiose tussen plant en schimmel een belangrijke rol gespeeld. Zij ontdekten dat door dit samenwerkingsverband oeroude planten op land konden overleven en konden evolueren tot de grote diversiteit aan planten die we nu kennen.

Tijdens het onderzoek werden belangrijke omslagpunten in 400 miljoen jaar evolutie gebruikt als ijkpunten. Dat deden de wetenschappers door de eerste planten op land (eigenlijk mossen), de eerste planten met bladeren en wortels, en een van de recentste groepen planten in hypermoderne kassen te laten groeien. Hierbij vergeleken ze de efficiëntie van de symbiose tussen de verschillende ijkpunten en onder verschillende omstandigheden. De onderzoekers richtten zich voornamelijk op de CO2-waardes in de lucht van zowel de tijd waarin de verschillende planten leefden als de huidige CO2-concentraties. En wat bleek: planten met bladeren en wortels hadden een evolutionair voordeel ten op zichte van de allereerste mossen.

Suiker als wederdienst

Deze mossen die als eerst het land betraden, hadden geen wortels, bladeren, zaden of bloemen. (In het onderzoek zijn levermossen gebruikt als vervanger van deze oeroude planten.) De symbiose met de schimmel gaf deze mossen alsnog de kans om voedingsstoffen uit de bodem te halen, doordat de schimmeldraden de bodem konden binnendringen op zoek naar voedsel. Op deze manier krijgen de mossen voldoende voedingsstoffen binnen, zoals nitraten en fosfor, om te groeien en te overleven op het land. Als wederdienst krijgen de schimmels suikers die met fotosynthese vrijkomen.

Uiteindelijk evolueerden enkele mossen tot planten met wortels en bladeren zoals we die nu kennen, maar zonder zaden en bloemen. (In het onderzoek werden deze planten gerepresenteerd door varens.) De komst van deze vaak grotere planten zorgde voor stevige competitie. Naast een strijd om het zonlicht, was de symbiose tussen deze ‘nieuwe’ planten en hun schimmels efficiënter in een wereld waar CO2-concentraties lager werden. Met andere woorden: er werd door de varens meer fosfor opgenomen via de schimmels en meer suiker afgegeven aan de schimmels dan door de mossen.

Deze vergrote efficiëntie gaf wortelhoudende planten als de varens en later ook de zaaddragende planten een evolutionair voordeel. Volgens de onderzoekers zijn daarom deze grote, groene, wortelhoudende planten dominant in de ecosystemen die we vandaag de dag op aarde tegenkomen.

Bronnen: Nature Communications, University of Sheffield via EurekAlert!