Prije 30 do 40 milijuna godina travnate biljke su napravile nevjerojatan evolucijski skok. Reakcija na pad razine ugljičnog dioksida rezultirala je stvaranjem unutarnjeg mehanizma za koncentriranje CO2, koji funkcionira na principu ubrizgavanja goriva kod motora, a on je efikasnije vršio konverziju sunca i nutrijenata u energiju. Napredak trava C4 je nepobitan. One dominiraju u vrućim, tropskim klimama. Znanstvenici su prvobitno objasnili napredak C4 biljaka padom CO2.

Međutim, C4 biljke uvijek su bile bliže povezne sa visokim temperaturama. Doista, gledano na karti, C4 biljke nalaze se duž tropskog pojasa, dok C3 trave okupiraju sjevernije, odnosno hladnije krajeve. Uzimajući u obzir saznanja o njihovoj prošlosti, kao i sadašnjoj distribuciji, što se još treba dovesti u pitanje?
Ako je suditi prema Eriki Edwards, evolucionisti na Sveučilištu Brown – sve. U znanstvenom radu objavljenom na Proceedings of the National Academy of Sciences, Edwards i Stephen Smith, istraživač na postdoktorskom studiju na Nacionalnom centru za evolucijsku sintezu u Sjevernoj Kaliforniji, naveli su da je kiša, a ne temperatura služila kao okidač u evoluciji biljaka C4. Štoviše, istraživači tvrde kako su C4 trave već postojale u tropskim šumama prije nego su se makle iz sjene viših stabala u suša i sunčanija područja.

„Malo smo promijenili priču,“ kaže Edwards, asistent biologije. Rad je bitan, tvrdi Smith, zato što „ukazuje na važnost precipitacija u evoluciji trava, a posebno u evoluciji C4; točnije, njihovoj migraciji u suha, ne uvijek toplija područja.“ Kako bi došli do ovih otkrića, biolozi su napravili bazu podataka od otprilike 1.1 milijun primjeraka trava prikupljenih od strane botaničara diljem svijeta. Izradili su mape na kojima su kombinirani podaci o temperaturi i precipitacijama. Kombinacijom svih prikupljenih podataka bili su u stanju dobiti individualne klimatske profile za pojedine vrste. Znanstvenici su otišli i korak dalje. Suzili su listu na oko 1,230 vrsta biljaka čiji je genom sekvenciran i tako napravili filogenetski profil kolekcije. Razlog filogenetskom stablu bio je, tvrdi Edwards, shvatiti kada su se C3 i C4 biljke razišle tijekom vremena. Znanstvenici su pronašli 21 takvu  „tranzicijsku petlju“ i ispitali su klimatske uvjete za vrijeme tih grananja. Otkrili su da kod 18 od 21 slučaja ključnu ulogu imale precipitacije, a ne temperatura.

Da li su C4 trave evoluirale u tropskim šumama, pa zatim migrirale izvan ili su prije migrirale i tek tada promijenile način vršenja fotosinteze? Edwars nije sigurna, ali misli da je sve moglo početi s C3 biljkama koje su obitavale na granici tropskih šuma, gdje su te biljke bile podvrgnute većim fluktuacijama u precipitaciji, suncu, temperaturi i drugim vrstama stresa što je rezultiralo inovativnim procesom fotosinteze. 

Što to sve znači za C4 biljke i za klimatske promjene ostaje otvoreno pitanje. Dok trave beneficiraju u nekim zonama od manjka kiše, u drugim bi mogle biti zakinute zbog povišenih razina atmosferskog CO2. Također, potrebno je uzeti u obzir i promjene u terenu zbog deforestacije, tvrdi Edwards.

U srodnoj studiji, znanstvenici su pokušali objasniti dominaciju C3 biljaka (Poaceae) u sjevernijim, hladnijim zonama Zemlje, kao što su Mongolske stepe. „Globalni gradijenti u geografskim širinama kojima dominiraju C3 i C4 uvijek su objašnjavani fiziološkom prednosti C4 trava kod visokih temperatura,“ objašnjava Edwards. „Nitko nije uzeo u obzir da je evolucija naspram toleranciji hladnih područja možda jednako važna u određivanju gradijenta po kojem su raspoređene biljke. Klimatološki gledano, Poaceae hladnih područja zapravo su biljke koje rade nešto zbilja drukčije od ostalih biljaka.“

Izvor: sciencedaily.com