Das Euphyllophyten Sie bilden die Hauptlinie der Pflanzen, zu der die meisten heute lebenden Gefäßpflanzen gehören. Bedecktsamer, Palmfarne, Ginkgos, Nadelbäume, Gnetophyten, Schachtelhalme und Farne sind allesamt lebende Nachkommen eines einzigen Vorfahren, der im frühen Devon vor mehr als 400 Millionen Jahren lebte.

Doch während all diese lebenden Arten Blätter und Wurzeln besitzen, fehlen Wurzelstrukturen bisher auffällig in den frühdevonischen Fossilienfunden der Euphyllophyten.

„Die Euphyllophyten-Klade stellt eine faszinierende Situation dar“, schreiben Doran und Tomescu. „Trotz einer wachsenden Zahl von Arten, die aus Ablagerungen des Unterdevons gemeldet wurden, fehlt es auffällig an guten Belegen für Wurzelstrukturen der Euphyllophyten bis zum Mitteldevon und an eindeutigen Wurzeln bis zum Oberdevon.“

Und wann begannen die Euphyllophyten Wurzeln zu bilden?

Um das herauszufinden, machten sich Doran und Tomescu daran, die Fossilienlücke zu schließen und Finde Beweise von Wurzelstrukturen in einer großen, ausgestorbenen Euphyllophyten-Gattung: Psilophyton. Diese vielfältige Gattung ist gut erforscht und wurde zur Beantwortung evolutionärer Fragen wie der frühen vegetativen Anatomie herangezogen. Sporangien und Sporenentwicklung, Wasserleitung, Wundheilung und Abwehr gegen Pflanzenfresser. Die Forscher suchten in der Val-d'Amour-Formation in New Brunswick, Kanada, nach Fossilien.

"Die Gattung Psilophyton „Die Gruppe umfasst mindestens 14 Arten, deren Alter vom Unter- bis zum frühen Mitteldevon (Pragium bis frühes Eifelium) reicht und die einige der ältesten bekannten Euphyllophyten beinhalten, die für unser Verständnis der frühen Evolution des Taxons von zentraler Bedeutung sind“, schreiben sie.

Von den 14 anerkannten Arten, Psilophyton crenulatum ist die älteste und morphologisch am besten charakterisierte Art – und vor allem ist bekannt, dass sie laut Doran und Tomescu „dornenartige Auswüchse an ihren Achsen“ aufweist.

Bei anderen Arten wurde vermutet oder sogar nachgewiesen, dass diese stacheligen Auswüchse eine Vielzahl von Funktionen erfüllen, darunter die Beteiligung an Photosynthese, Transpiration, Pflanzenstützung und Exkretion. Ihre Funktion wurde jedoch noch nie untersucht bei P. crenulatum vor der jüngsten Arbeit von Doran und Tomescu.

Sie fanden Hinweise darauf, dass es sich bei diesen Auswüchsen um frühe Wurzelstrukturen handelt.

P. crenulatum Die Extraktion erfolgte durch chemisches Auflösen von Gesteinsproben. Insgesamt wurden 2090 Ausläufer mikroskopisch untersucht und hinsichtlich ihrer Morphologie und Verteilung in Bezug auf die Pflanzenachse vermessen.

Doran und Tomescu stellten fest, dass P. crenulatum Die Fossilien umfassten zwei verschiedene Arten von stacheligen Auswüchsen – einfache (unverzweigte) und komplexe (verzweigte) – und ihre Verteilung war vertikal polarisiert, wobei die Auswüchse am häufigsten an der Unterseite der Pflanzenachsen auftraten, die horizontal am Boden verliefen, was mit dem Bekannten über die Wurzelanordnung übereinstimmt.

"Die Hypothese, dass das Auftreten von Psilophyton crenulatum Die Annahme, dass sie eine Wurzelfunktion hatten, wird durch Hinweise auf ihre Morphologie und Verteilung entlang der Achsen gestützt und steht im Einklang mit dem Fehlen anderer Arten von Wurzelstrukturen, die mit ihnen in Verbindung stehen. P. crenulatum „Matten“, schreiben Doran und Tomescu.

Die Forscher weisen darauf hin, dass Wurzelfunktionen andere mögliche Funktionen der Auswüchse, insbesondere solcher an den oberirdischen Pflanzenteilen, nicht ausschließen würden.

Da die Ausläufer jedoch stark polarisiert verteilt sind – an der Unterseite der Achsen befinden sich zwei- bis viermal so viele Ausläufer wie an der Oberseite –, korrespondiert ihre Anordnung am ehesten mit den Wurzelstrukturen, die gravitrop sind (d. h. sie entwickeln sich unter dem Einfluss der Schwerkraft) und deren Funktionen. Zusätzlich stützen die unregelmäßigen Verzweigungsmuster der komplexen Ausläufer diese Theorie, da sie der bekannten „Morphologie von Organen entsprechen, die durch das heterogene Substrat von Pflanzen wachsen“, erklären Doran und Tomescu. Abschließend fügen die Forscher hinzu, dass die Morphologie der Ausläufer aufgrund der vorhandenen Zelltypen (Parenchym) mit einer Absorptionsfunktion übereinstimmt.

„Das Gesamtgewicht aller oben diskutierten Beweise stützt die Hypothese, dass das Auftreten von P. crenulatum „hatte eine Wurzelfunktion“, schreiben Doran und Tomescu.

Und so die P. crenulatum Emergenzformen stellen nicht nur die älteste derzeit bekannte Wurzelstruktur der Euphyllophyten dar, sondern liefern auch den ältesten Beweis für ein durch die Schwerkraft beeinflusstes Wachstum innerhalb der Euphyllophyten-Klade – und bringen uns damit dem Ursprung der Wurzeln einen Schritt näher.

DER ARTIKEL::

Doran, J., und Tomescu, A. (2025) Zur Entstehung der Wurzeln von Euphyllophyten: Hypothesen aus dem frühen Devon Psilophyton. Annals of Botany, 137(6), S. 1689–1708. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1093/aob/mcaf121.

Titelbild: Psilophyton crenulatum wie in Abbildung 9C dargestellt Doran und Tomescu 2026 (CC BY)