A kaktuszok eredete máig nem teljesen tisztázott, és több egymással versengő elmélet is létezik a kialakulásukra. Bár számos kutatás foglalkozott a témával, egyik hipotézis sem nyert eddig teljes bizonyítást.

A kaktuszfélék (Cactaceae) családja mintegy 300 nemzetséget és körülbelül 2500 fajt foglal magába. Tagjai kizárólag az amerikai kontinensen őshonosak — főként a trópusi, szubtrópusi, sivatagos és száraz hegyvidéki területeken.

A kaktuszok és általában a szukkulens növények életmódját a vízraktározás képessége jellemzi, ami a hosszan tartó aszályhoz való alkalmazkodás eredménye.

Hogy ez a specializáció pontosan mikor és hogyan alakult ki, azt több elmélet is próbálja magyarázni.

1. Elmélet: lombos, tövises cserjékből fejlődtek ki

Az egyik elmélet szerint a kaktuszok ősei lombleveles, tövises cserjék lehettek. Erre a fejlődési szintre leginkább a Peireskia nemzetség mai fajai hasonlítanak, amelyek még rendelkeznek levelekkel és tövisekkel is. Virágaik felső állású magházúak és szabad szirmúak, ami archaikus bélyegnek számít.

A kaktuszok szerkezeti sajátosságai — például a spirális testfelépítés vagy a szklerenchimás váz — hasonlóságot mutatnak bizonyos ősi növénycsoportokkal, például a fenyőfélékkel.
Az egyik legősibb kaktusznemzetség, a Rhipsalis, érdekes módon Afrikában és Indiában is előfordul, ami arra utalhat, hogy a kaktuszok kialakulása 100–120 millió évvel ezelőtt kezdődött, amikor a kontinensek még összefüggtek (Laurázsia és Gondwana).

A két őskontinens feldarabolódása után az ősi növénycsaládok leszármazottai több kontinensen is megjelentek. Mégis, az a tény, hogy Afrikában nem találhatók őshonos kaktuszok, hanem helyettük a kutyatejfélék (Euphorbiaceae) töltötték be az azonos ökológiai fülkéket, némileg ellentmond ennek az elméletnek.

Az afrikai és ázsiai Rhipsalis-fajok nem tekinthetők igazi szukkulenseknek, de valószínű, hogy hasonlítanak a kaktuszok korai őseire. Az „őskaktusz” tehát feltehetően szubtrópusi éghajlaton élt, és csak a geomorfológiai tagoltság, illetve a fokozódó szárazság hatására fejlődhetett pozsgás életformává.

2. Elmélet: a hegységképződés és a klímaváltozás hatására

Egy másik, ma is gyakran hivatkozott elmélet szerint a törzsszukkulens kaktuszok kialakulása körülbelül 60–70 millió évvel ezelőtt kezdődött. Ekkor az amerikai kontinens nyugati partvidékén megemelkedtek a Kordillerák hegységei, amelyek esőárnyékot vetettek a belső területekre. A klíma egyre szárazabbá vált, és a növényvilág részben kipusztult, részben alkalmazkodott az új körülményekhez.

Ebben a környezetben a kaktuszok fokozatosan elveszítették leveleiket, mert azok túl sok vizet párologtattak el. A fotoszintézis funkcióját a törzs vette át, amelyben a zöld színtestek is megtalálhatók.

A levelek helyén tövisek alakultak ki, amelyek nemcsak a párologtatás csökkentését, hanem a védekezést is szolgálták.

A szár alakította ki a vízraktározó szöveteket, így a növény pozsgás (szukkulens) jelleget öltött.

Modern kutatások szerint ekkor fejlődött ki a kaktuszokra jellemző CAM-fotoszintézis (Crassulacean Acid Metabolism) is, amely lehetővé teszi, hogy a növények csak éjszaka nyissák ki gázcserenyílásaikat, ezzel is minimalizálva a vízveszteséget.

3. Elmélet: genetikai és anatómiai rokonság a porcsinfélékkel

A harmadik, molekuláris genetikai kutatásokon alapuló elmélet szerint a kaktuszok legközelebbi rokonaik a Talinum, Anacampseros és Portulaca nemzetségek, amelyek a Portulacaceae családjába tartoznak.

A legújabb DNS-analízisek és edénynyaláb-anatómiai vizsgálatok szerint a kaktuszok és a porcsinfélék egy közös, szárazságtűrő ős leszármazottai lehettek. Ez az előkaktusz-szerű forma a Gondwana feldarabolódását követően Amerikában terjedt el, ahol az arid környezet kedvezett a szukkulens tulajdonságok kifejlődésének.

A kaktuszok eredetének pontos földrajzi központja azonban továbbra is vita tárgya.

Két fő elmélet létezik:

• Buxbaum szerint a fejlődés központja a Karibi-térség lehetett,
• más kutatók pedig Dél-Amerika északi, nyugati részét tartják valószínűbbnek (főként a mai Peru, Bolívia és Chile térségét).

Összegzés

A kaktuszok evolúciója a klíma, a földrajzi változások és a genetikai alkalmazkodás összetett kölcsönhatásának eredménye.

Bár az egyes elméletek különböző időpontokat és kiindulási formákat feltételeznek, abban mind egyetértenek, hogy a kaktuszok a szárazság szélsőséges kihívásaira adott sikeres evolúciós válaszként jöttek létre.