A vida na Terra está mudando rapidamente por causa da crise climática. Algumas espécies estão se adaptando a novos ambientes, outras estão se extinguindo. Ao aprender como as plantas foram impactadas por eventos climáticos passados, podemos nos preparar para o futuro. Os cientistas podem “viajar no tempo” montando quebra-cabeças que consistem em fósseis, plantas históricas e registros climáticos e genética.

Magnólias (família Magnoliaceae) são uma das primeiras plantas com flores sobreviventes, contendo cerca de 210-340 espécies que crescem principalmente em temperado do norte para regiões tropicais e subtropicais da Ásia e América. Seu complexo sistema de classificação consiste em subfamílias, gêneros, subgêneros, seções e subseções. Essa complexidade reflete a diversidade morfológica e genética das magnólias que lhes permitiu crescer em muitas partes diferentes do mundo.

O estudo recente de Nan Zhao, Suhyeon Park e colegas sugere que um grupo de espécies de magnólias (subgênero Magnólia, seção Michelle) passou por duas mudanças evolucionárias importantes, 8 e 3 milhões de anos atrás (Mya) potencialmente devido a mudanças climáticas drásticas (monções asiáticas, resfriamento global). Este grupo de 37 espécies pode ter se deslocado primeiro de áreas tropicais para áreas subtropicais, seguido de propagação de áreas subtropicais para os trópicos. Embora esses movimentos tenham levado milhões de anos para evoluir, é uma história evolutiva interessante.

Tulipifera Liriodendron da subfamília Liriodendroideae, Magnólia Champaca da subseção Michelle (trópicos), M. figo da subseção Michelle (subtropicais) e M. Stellata da seção Yulânia. Imagens: canva.

Antes de mergulhar nos detalhes deste estudo, vamos começar lembrando um pouco do escalas de tempo geológico. O Fanerozóico (540 Mya até hoje) é dividido em Paleozóico (“vida inicial”), Mesozóico (“vida intermediária”) e Cenozóico (“vida nova”). Os dinossauros foram extintos no início do Cenozóico (65 Ma). Esta era é dividida em 3 períodos (Paleogeno, Neógeno e Quaternário) e 7 épocas (por exemplo, Paleoceno, Eoceno ao Holoceno). Houve muitos eventos climáticos tectônicos e drásticos, incluindo uma tendência global de resfriamento.

Temperatura da superfície global durante a era Cenozóica. Observe o período de resfriamento global do Eoceno (50 Mya), quando a Índia colidiu com a Ásia que levou à formação do planalto Himalaia-Tibetano. Imagem: Alpine Analytics.

Na Ásia, diz-se que os sistemas de monções começaram a se formar entre o Eoceno e o Mioceno Inferior e variaram em intensidade, tendo se intensificado novamente desde aprox. 3 milhões de anos. A ascensão do planalto Himalaia-Tibetano e a dinâmica dos sistemas de monções provavelmente levaram a taxas de diversificação rápidas de animais e plantas. O sul da Ásia (<32°N) tem regiões tropicais e subtropicais, numerosos hotspots de biodiversidade e é o lar de muitas magnólias.

Como mencionado antes, as magnólias têm uma complicada sistema de classificação. A família Magnoliaceae possui duas subfamílias, Liriodendroideae e Magnolioideae. Este último é composto por subgêneros Yulania, Gynopodium, e magnólia. Este último tem 9 seções, incluindo magnólia e Michela. A seção Michelle é caracterizada por folhas perenes e tem cerca de 73 espécies. A subseção Michelle tem outras 4 subseções (Elmerrillia, Maingola, Aromadendron e Michelia). Sim, os taxonomistas de plantas gostam de agrupar as espécies em caixas bonitas e organizadas, mas depois confundem a todos o que é uma espécie de planta e como todas se relacionam umas com as outras!

O próprio Sir David Attenborough destacou a interessante história das magnólias que cresceram a partir de sementes de 2,000 anos e tinham mais pétalas do que as árvores que crescem hoje no Série Private Life of Plants. São inúmeras as dúvidas sobre a evolução dessas plantas.

Nan Zhao, Suhyeon Park e colegas começaram a estudar a seção Michelle e fazer perguntas sobre sua dinâmica evolutiva entre regiões tropicais e subtropicais no sul da Ásia. Especificamente, os pesquisadores estavam interessados ​​em saber se os padrões evolutivos (diversificação e dispersão) dessas plantas coincidiam com eventos climáticos passados.

Eles coletaram 96 amostras de magnólias, das quais 42 pertenciam ao Michelle seção Michelle subseção. Com base nos genomas dos plastídeos, eles construíram uma árvore filogenética e estimaram quando as diferentes espécies se separaram (divergiram) umas das outras. Este relógio molecular foi estimado usando fósseis de magnólias. A semente fóssil mais antiga era de Liriodendroidea alata encontrado no Cazaquistão e tinha aproximadamente 100.5–93.9 milhões de anos (Myo).

Fóssil de folha de magnólia. Imagem: James St..

Os eventos ancestrais de distribuição, diversificação e dispersão dessas plantas foram estimados com base em sua distribuição atual, filogenética e vários modelos macroevolutivos.

Os cientistas descobriram que a família Magnoliaceae existe há 94.9 milhões de anos e que a subfamília Magnolioideae evoluiu há 36 milhões de anos. magnólia seções Michelle e Yulânia divergiram em torno de 25.5 Mya. Em seguida, a seção Michelle pode ter se originado nos trópicos e dividido 16.3 Mya, no meio do Mioceno.

A seguir, a subseção Michelle separou 10.8 Mya que também se originou nos trópicos. Dentro desta subseção, a diversificação aumentou até 8 milhões de anos nos trópicos e depois declinou lentamente. Nos subtrópicos, no entanto, esse pico ocorreu aprox. 3 milhões de anos. Esses “picos” coincidem com o enfraquecimento abrupto e a variabilidade da monção do Leste Asiático de aproximadamente 7.5 milhões de anos e 3 milhões de anos, e também quando essas plantas podem ter desenvolvido características resistentes à seca.

“[A] origem Oligoceno de M. seção Michelle sugere sua adaptação divergente a um ambiente de monção úmido/quente no sul da Ásia, enquanto sua seção irmã Yulânia teria se adaptado a um ambiente árido/frio no nordeste da Ásia”, escreveram Zhao e seus colegas.

A dispersão máxima por milhão de anos e as taxas de diversificação de magnólia seção Michelle nos trópicos e subtrópicos ao longo do tempo, e temperatura global durante o final do Cenozóico. Imagem: Zhao et al., 2022.

Os pesquisadores concluíram que as monções asiáticas foram fundamentais para a origem do M. seção Michelle nos trópicos. A equipe também descobriu que os eventos de dispersão e diversificação aconteceram nos trópicos antes dos subtrópicos, em um padrão assimétrico que pode ter sido possibilitado por um período de resfriamento.

Essas descobertas de Zhao e colegas mostram como apenas um grupo de magnólia espécies foram previamente impactadas por eventos climáticos. O último relatório IPPC Isso sugere que é “agora ou nunca” para o mundo impedir o aquecimento global de 1.5°C acima dos níveis pré-industriais. Quase metade de tudo magnólia espécies foram ameaçadas de extinção em 2007 e Espécies asiáticas são mais vulneráveis ​​às mudanças climáticas.

“No geral, fornecemos um exemplo típico de plantas cuja evolução reflete as mudanças climáticas passadas no sul da Ásia. Esta informação pode fornecer informações únicas sobre os efeitos do aquecimento global em curso (incluindo a perda de biodiversidade) e sugerir possíveis métodos para enfrentá-los”.

LEIA O ARTIGO

Zhao, N., Park, S., Zhang, YQ, Nie, ZL, Ge, XJ, Kim, S. e Yan, HF, 2022. Impressões digitais das mudanças climáticas durante o final do Cenozóico na flora do sul da Ásia: magnólia seção Michelle (Magnoliáceas). Annals of Botany. https://doi.org/10.1093/aob/mcac057