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Comment les fruits poussent sur les arbres

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Comment les fruits poussent sur les arbres est un mystère profond et en constante évolution que les scientifiques essaient de résoudre depuis l'aube des temps. Dans leur dernier article, des scientifiques de l'Université de Californie à Riverside montrent qu'il y a peu d'accord entre les botanistes sur le modèle qui explique le mieux comment ces plantes ont évolué. Mais ils offrent un modèle réussi, sinon particulièrement élégant, qui pourrait éventuellement devenir la vision dominante, pour des raisons aussi mystérieuses pour Aristote qu'aux scientifiques des plantes contemporaines.

Grimpeurs

Aristote a décrit bon nombre des caractéristiques des plantes, mais a raté la plus fondamentale: leur manière de croissance. Les parties reproductrices des plantes - les pistils et les étamines dans les fleurs, ou les ovules dans les fruits - ont une partie basale appelée pédoncule et une partie plus proximale appelée rachis, et c'est là que les fruits poussent. Les scientifiques croyaient que les Rachis ont grandi vers le bas et le pédoncule vers le haut, mais les observations récentes suggèrent que le contraire est vrai, avec des fruits poussant à partir de bourgeons au sommet du Rachis, où les futurs pistils et étamines émergeront.

Comment les arbres, une classe de plante complètement ignorée par Aristote, poussent-ils? Bien que beaucoup de ces plantes aient des feuilles et produisent des fleurs et des fruits, ce ne sont pas des grimpeurs. Ce paradoxe perplexe a été observé depuis longtemps, même si l'idée qu'un arbre ne grimpe pas et que les grimpeurs doivent être des annuels ou des vivaces ont été soutenus par les faits que toutes les plantes à fleurs sont annuelles et que la majorité des vivaces sont des arbres. Mais pendant longtemps, le problème n'a pas été résolu. Lorsque le botaniste suédois du XIXe siècle, Robert Brown, a mentionné l'arbre de pacanes particulièrement américain dans son travail monumental de 1857 l'économie de la végétation, il a été interprété comme soutenant l'hypothèse que les arbres sont des grimpeurs parce que leurs fruits grandissent, tout comme les graines grandissent dans de nombreuses vignes d'escalade .

Dans les années 1990, le botaniste américain W.I. Wright a travaillé sur son doctorat. à l'Université Columbia à New York et a conclu que les arbres ne grimpent pas parce que le développement de leurs fruits est contraint par la gravité, ils ne peuvent donc pas changer leur orientation en réponse au toucher ou à la lumière. Wright a également pensé qu'il n'y avait pas de réponse au mystère car la transmission horizontale des informations génétiques du parent à la progéniture est fondamentalement différente de la transmission verticale, et ne devrait donc pas être transmise horizontalement.

Ce que les scientifiques devaient expliquer, c'est le paradoxe de la croissance en forme d'arbre qu'Aristote a observé dans les plantes. «C’est un défi auquel j’ai été confronté à Robert Brown et à W.I. Wright», explique Larry Slominski, botaniste à l’Université de Californie à Riverside. "Je pense, ok, maintenant?"

Lorsque Slominski a commencé ses recherches au milieu des années 1990, il y avait un sentiment général parmi les botanistes que le mystère de la croissance des arbres avait été résolu.

Un certain nombre de grimpeurs en forme d'arbres étaient connus et d'autres étaient découverts. Certains d'entre eux, comme les gloires du matin, ont modifié des feuilles qui ressemblent aux feuilles des arbres et portent leurs fruits sur de longues tiges appelées vrilles. D'autres, comme le haricot sauvage, ont des feuilles en forme de feuilles avec cinq folioles, qui poussent horizontalement mais peuvent être tordues et tordues pour s'accrocher aux branches des arbres.

On pensait que ces «grimpeurs arboricoles», comme les botanistes les appellent, étaient des descendants de plantes de semence qui avaient perdu la capacité de grandir directement et vers la lumière, de sorte que les feuilles sont restées en position dressée et le fruit a grandi vers le bas. Au fur et à mesure que le fruit augmentait, la tige ou la vrille à partir de laquelle il émergerait plus tard augmenter. Quand une vrille a finalement touché une branche, elle s'est attachée et le reste a grandi en tandem. Il s'agit d'un modèle qui résoudrait le paradoxe de la croissance des arbres, les fruits de plus en plus vers le haut et les racines augmentant vers le bas.

«Il y avait une grande supposition que les graines [dans les grimpeurs] étaient le moyen le plus conservateur de réaliser la croissance des arbres», explique Slominski. "S'ils pouvaient simplement être de petites graines qui sont restées au même endroit, alors ils réussiraient."

Ce que Slominski avait découvert dans ses recherches sur le terrain, ce sont de nouvelles espèces d'arbres d'escalade qui n'étaient pas descendants de plantes de semences. La plupart des plantes qu'il a rencontrées, y compris une grande diversité d'arbres forestiers, avaient une forme de croissance relativement simple qui ne semblait pas nécessiter des graines comme progéniteurs. Au lieu de cela, les parties végétatives, ou «unités morphologiques» comme les botanistes les appellent, de ces plantes comprenaient des tiges et des racines. Ils ressemblent à des arbres, mais ils ne poussent pas à partir du sol et ils ne sont pas associés à des racines.Ils poussent en produisant des feuilles à partir de bourgeons latéraux et des fruits, qui poussent également latéralement, poussent le long de la tige principale. Les nouvelles espèces n'avaient pas non plus de grosses graines, mais elles avaient de petites structures à l'extrémité des vrilles, que la plupart des botanistes considéraient comme des fruits.

Slominski et ses collègues ont décidé d'étudier ces nouvelles espèces pour en savoir plus sur leur développement. Ils ont collecté des semis, les ont élevés dans une serre et les ont examinés à l'aide de leurs microscopes numériques à la pointe de la technologie. Ils ont appris que la morphologie de chaque espèce était unique et qu'elles étaient différentes les unes des autres, comme les botanistes le soupçonnaient depuis longtemps. Certaines espèces se sont développées lentement et ne se sont pas reproduites, comme les gloires du matin et les haricots sauvages. D'autres se sont reproduits assez rapidement et en quelques mois avaient complètement remplacé leurs vignes dans la forêt. Et certaines plantes, comme le conifère pin souple, se sont reproduites et régénérées à partir de fragments végétaux après une catastrophe naturelle telle qu'un


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