Voordat ze steenkool werden, waren bepaalde landschappen bossen. Warme, dichte moerassen, vol met zeer hoge stammen en planten die vandaag de dag bijna buitensporig lijken, alsof iemand had geprobeerd een bos te ontwerpen vanuit het verkeerde idee van een boom. Onder deze paleozoïsche reuzen bevonden zich de boomlycofyten, verre verwanten van de kleine planten die we tegenwoordig kennen als lycopoden en isoeten. Namen als Sigillaria en Lepidodendron behoren tot die wereld: organismen die tientallen meters hoog konden worden in het late Carboon, toen uitgestrekte moerassige gebieden dan het organische materiaal zouden hebben achtergelaten waaruit veel steenkoolafzettingen waren gevormd.
De verrassing komt deze keer van onderaf. Van die fossiele structuren genaamd Stigmaria, de afgietsels van de ondergrondse bijlen van deze zeer oude bomen. Als je ze van buitenaf bekijkt, lijken het bijna nette vondsten: oppervlakken gemarkeerd door rijen kleine ronde of ovale holtes, elk links vanaf het punt waar ooit een dunne kiemwortel begon. Decennia lang hebben ze bijgedragen aan het inzicht dat steenkoolmoerassen bossen waren die ter plekke groeiden, met bomen die in de grond waren geworteld en geen drijfhout. Er bleef echter een veel subtielere vraag over: groeiden die wortels werkelijk zoals de wortels die we vandaag de dag kennen?
Binnenin de steen
Het antwoord kwam door in de fossielen te kijken zonder ze te breken. De onderzoekers gebruikten röntgenmicrocomputertomografie, een techniek die lijkt op medische CT-scans, maar dan op een veel fijnere schaal. In de praktijk wordt het fossiel vanuit vele hoeken doorkruist door röntgenstralen; verschillende materialen absorberen straling anders; Vervolgens hercomponeert een computer duizenden afbeeldingen en bouwt een driedimensionaal model van het interieur. Zo wordt de steen leesbaar zonder te worden geslepen, gevijld of versleten.
De studie, gepubliceerd in Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, analyseerde drie bijzonder goed bewaarde Stigmaria-fossielen. Uit die scans zijn echte virtuele fossielen voortgekomen, digitale modellen waarmee je door de binnenkant van de vondst kunt ‘bladeren’ en de kanalen kunt volgen die verbonden zijn met de kleine zijwortels. Het beslissende detail zat precies daar, op de plek waar die ondergrondse takken vorm kregen.
In moderne planten zijn we gewend wortels te zien als naar beneden duwende structuren, aangedreven door zeer herkenbare groeimechanismen. Een van de hoofdrolspelers is auxine, een plantenhormoon dat betrokken is bij de ontwikkeling en dat in de wortels de neiging heeft naar de top te stromen en bijdraagt aan het sturen van de groei. In de Stigmaria gaat het beeld dat uit de scans naar voren komt echter een andere kant op. De kleine zijassen verschenen nabij de groeiende punt van de hoofdas, in een opstelling die veel meer leek op die van knoppen.
Wortels met vertakte kop
Zeggen dat deze wortels ‘omgekeerd’ groeiden, werkt, zolang je de betekenis maar goed begrijpt. Het betekent niet dat je je moet voorstellen dat ze naar de hemel wijzen als opstandige wortels die rechtstreeks uit een tekenfilm komen. De omkering betreft de manier waarop de groei werd georganiseerd. De punt van de Stigmaria produceerde nieuwe zijassen met een logica die dicht bij die van scheuten lag, in plaats van die van gewone wortels. Een wortel met takachtig gedrag, ondergronds vastgezet om het werk van een wortel te doen. Best vreemd, ja. En veel interessanter dan de gebruikelijke afbeelding van de eeuwenoude boom die daar alleen voor de show is geplaatst.
Dezelfde onderzoekers spreken van een apicaal meristeem, dat wil zeggen het groeiweefsel aan het einde van de structuur, met kenmerken die typerend zijn voor de scheuten van vaatplanten. Dit doet twijfels rijzen over het vaak als vanzelfsprekend beschouwde idee dat wortelontwikkeling altijd het patroon van auxine moet volgen dat naar de top is gericht. In deze boomlycofyten uit het Carboon lijkt het systeem te hebben geëxperimenteerd met een andere architectuur: een ondergrondse structuur die waarschijnlijk is ontstaan uit een stengelachtige as en vervolgens is aangepast aan de wortelfunctie.
Het meest delicate punt ligt hier. Stigmaria kan een bepaald type wortelorgaan vertegenwoordigen, anders dan de wortels van levende lycofyten. De huidige planten zijn, ook al blijven ze verre verwanten met die reuzen uit het Paleozoïcum, geen miniatuurkopieën van die wereld. De evolutionaire geschiedenis heeft andere wegen gevolgd, bepaalde oplossingen verloren, andere verfijnd. Deze fossielen tonen een eeuwenoud experiment: een manier van leven in de bodem die we tegenwoordig niet meer zien bij levende planten.
Voorzichtigheid is echter geboden. De scans betreffen weinig fossielen en voorlopig slechts één soort boomlycofyt. Om te begrijpen of hetzelfde patroon geldt voor andere bomen in de kolenmoerassen, zijn nieuwe vondsten, nieuwe beelden en andere vergelijkingen nodig. Maar de weg is open: veel fossiele afgietsels die als gebruikelijk worden beschouwd, kunnen nog steeds interne details bevatten die goed genoeg zijn om iets nieuws te vertellen. Niet alleen de uiterlijke vorm van de plant, maar ook de manier waarop hij groeide, vertakte en de grond in beslag nam.
Dit is het mooiste deel van de paleobotanie als het niet langer op stoffig vitrinemateriaal lijkt. Een ogenschijnlijk eenvoudig fossiel, een versteende wortel met kleine gaatjes op een rij, kan de manier veranderen waarop we ons een heel bos voorstellen. Die bomen waren niet alleen enorm. Diep van binnen waren ze vreemd, zelfs onder de oppervlakte. Letterlijk.
