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“第一朵花”可能来自于水中

时间: 2015年08月26日 | 作者: | 来源: 环球注册新宝GG(huanqiukexue.com)
在查尔斯•达尔文(Charles Darwin)研究过的所有地球生物中,他一直对有花植物深感困惑,并将它们的爆发性演化称为“讨厌的不解之谜”。

这枚发现自西班牙的化石对有花植物的陆地起源理论提出了挑战。图片来源:大卫•迪尔切(David Dilcher)

 

有花植物又称被子植物。近期,对一个化石种的分析结果为探究它们的起源地点注入了新的信息。得出的结果令人惊奇:它们可能起源自水中。

 

长久以来,植物学家一直认为,1.6亿年前开始统治陆地的被子植物起源于干旱的陆地,由既有的陆生植物演化而来。1999年的一项发现支持了这种观点。这是一种体型娇小的陆生灌木——无油樟(Amborella),处于被子植物演化树的底层。“学术界的共识是,[有花植物]起源于陆地,随后迁移到水中。”耶鲁大学的演化生物学家迈克尔•多诺霍(Michael Donoghue)说。

 

但是印第安纳大学伯明顿分校(Indiana University, Bloomington)的古植物学家大卫•迪尔切(David Dilcher)对这个共识提出了质疑。他和一组研究人员对1000多块化石植物Montsechia vidalii的标本进行了深入细致的研究,认为这个距今1.25亿年前的水生植物与一种现代被子植物——狐尾草(foxtail plant)是近亲。该化石与狐尾草之间的联系,以及来自其他古代水生植物的证据表明,在它们出现的早期,甚至可能是刚刚诞生的时期,被子植物是生长于淡水湖和池塘中的。该研究成果于八月十七日发表在《美国注册新宝GG院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。

 

自从150年前在西班牙的岩层中发现Montsechia以来,植物学家曾先后把它分类为木贼、松柏类、热带常绿树,以及一种苔类植物,直到最终确定它其实是一种有花植物。为了更好地了解这些化石,迪尔切和他的同事们不辞辛苦,用6年的时间溶解它们外围的灰岩,以揭示岩层下隐藏的复杂结构。该化石种和现生的狐尾草有很多共同的特点,迪尔切介绍道。例如,研究显示它们都在水下授粉。花粉一旦被释放,就会下沉并长出花粉管,其中一个花粉管最后会连接到位于雌花子房处的珠孔,植物就是在子房内完成受精,并继而形成种子和果实。

 

这种与狐尾草的亲缘关系非常有趣,迪尔切说,因为在上个世纪90年代,狐尾草被广泛认为是处于有花植物演化树的底端。之后,分子层面的研究使它和睡莲(另一个底端位置的竞争者)不得不将这个位置让给无油樟。迪尔切认为,也该用最新的形态学和分子生物学数据来对这一结论进行重新评估了。

 

基于对Montsechia的分析,迪尔切猜想被子植物会不会最早出现在水中。有两件事情尤其使他坚持这一猜想。他提出,如果和Montsechia的确有密切联系,那么狐尾草出现的时间就会比之前认为的早一千万年,更接近被子植物起源的时间。此外,其它古代水生被子植物大约在和Montsechia相同的时间独立出现。例如,睡莲在1.25亿年前出现在葡萄牙。另一位竞争“第一朵花”之位的候选者同样是水生被子植物,出现在1.25亿年前的中国。迪尔切及其同事们在1998年曾对此有过描述。

 

Dilcher最新的研究“揭示了水生被子植物当时生活在地球上截然不同的区域,而对淡水的适应发生在被子植物演化的早期阶段。”植物生物学家帕梅拉•索尔蒂斯(Pamela Soltis)说。她在位于盖恩斯维尔的佛罗里达大学(University of Florida in Gainesville)工作,没有参与迪尔切的研究。

 

植物学家泰勒•费尔德(Taylor Feild)任职于澳大利亚汤斯维尔市(Townsville)的詹姆斯库克大学(James Cook University)。他说道,“这篇论文为早期被子植物涌入淡水栖息地提供了全新证据。”。但他并不确信有花植物最早是在水中诞生。他和其他同行们指出,即使陆生植物存在的时间和水生植物同样长,后者远比前者更容易作为化石记录保存下来,造成了一个潜在的偏差。

 

索尔蒂斯同样对被子植物起源于水中有所怀疑,但她愿意保持开放的态度。寻找更多水生有花植物的化石,并把那些化石在演化树中定位“将会告诉我们第一个被子植物究竟是水生还是陆生的”。(撰文:伊丽莎白•彭尼斯(Elizabeth Pennisi)  翻译:叶丛  审校:彭瑛、程孙雪子)

 

原文链接:

http://news.sciencemag.org/evolution/2015/08/world-s-first-flowers-may-have-come-fresh-water