Varför växer vissa växter till stora vedartade buskar eller kolossala träd, medan andra förblir små och aldrig producerar ved i sina stjälkar? Det är ett evolutionärt pussel som förbryllade Charles Darwin för mer än 160 år sedan. Nu presenterar forskare från Nederländerna och Tyskland den första globala översikten av träighetsutvecklingen på öar, som äntligen kommer att hjälpa till att lösa pusslet.

"De första vedartade träden utvecklades på jorden för cirka 400 miljoner år sedan, men vi vet fortfarande så lite om varför de utvecklade trä från början," berättar Frederic Lens, forskare vid Naturalis Biodiversity Centre och Leiden University. Alla dessa tidiga vedartade träd är nu utrotade och har sitt ursprung i okända klimatförhållanden, så det är omöjligt att förstå utvecklingen av träighet baserat på deras fossiler, men öar kan erbjuda lösningen.

Utvecklingen av träighet pågår fortfarande idag, särskilt i områden som är kända som evolutionens naturliga laboratorier:öar. En av de slående aspekterna av öfloror är att de är proportionellt mer vedartade än de på angränsande kontinenter. Charles Darwin beskrev detta fenomen som insulär träighet. Det inträffar när en icke-vedartad kontinental kolonisatör når en ö och sedan utvecklas till en vedartad buske eller till och med träd på samma ö efter tiotals eller hundratusentals år.

Insulär träighet är bara känd från ett fåtal ikoniska linjer, som de hawaiianska silversvärden. För att bättre förstå varför växter blev vedartade under evolutionens historia, sammanställde det holländsk-tyska forskarteamet en ny databas som omfattar över tusen insulära vedartade arter och deras utbredning, vilket gjorde det möjligt för dem att för första gången noggrant testa ett antal befintliga hypoteser – med lovande resultat.

"Vi identifierade ett samband mellan ökad torka och ökad vedbildning i växtstammar på öar. Jag är övertygad om att kopplingen mellan torka och träighet kommer att vara ännu mycket starkare på kontinenter", säger Lens. Detta är något som teamet snart vill testa när de analyserar sin fullständiga databas, inklusive cirka 6000 ytterligare vedartade arter som utvecklat sin träighet på kontinenter.

Hotspots

Forskarna identifierade inte bara alla insulära vedartade arter i världen, de kartlade också globalt deras utbredning och antal övergångar och testade vilken av de evolutionära hypoteserna som är mest sannolika. "Det var verkligen galet att sammanställa en sådan datauppsättning från början," säger Frederic Lens. "Det tog mig mer än 10 år att slutföra databasen, men lyckligtvis gav allt resultat till slut."

Den nya woodiness databasen hittade mer än tre gånger så många isolerade woody arter kända hittills. Dessa 1000+ arter är resultatet av minst 175 oberoende övergångar. "Detta understryker tydligt att öar är anmärkningsvärda hotspots för biologisk mångfald i världen, med en unik flora som omedelbart behöver skydd", säger första författaren Alexander Zizka, vid universitetet i Marburg i Tyskland.

Den omfattande forskningen ger också en intressant inblick i framtiden. "Med den torra europeiska sommaren 2022 i åtanke erbjuder det faktum att torka dyker upp som en av de mest sannolika drivkrafterna för träbildning lovande forskningsvägar inom jordbruket för att hjälpa till att säkra vår livsmedelsproduktion", säger Frederic Lens.

"Anta att vi skulle kunna förvandla varje icke-vedartad gröda till en vedartad gröda, vi kommer inte bara att ha större grödor med högre avkastning per planta, utan ännu viktigare, vi kommer också att kunna öka torktoleransen för dessa vedigare grödor I en värld som står inför klimatförändringar och en växande global mänsklig befolkning är detta helt enkelt nödvändigt."

Forskningen publicerades i Proceedings of the National Academy of Sciences . + Utforska vidare

Flerdimensionell strategi behövs för att skydda vedartade växter i Xishuangbanna