作者:Bernard Gomez 来源:PNAS 发布时间:2015/9/7 14:09:32
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第一朵花或水中盛开
科学家认为一种1.25亿年前水生植物代表被子植物开端

 

在查尔斯·达尔文描述的所有地球生命中,让他永远感到困惑的便是开花植物,并将其爆发性演化称为一个“难解之谜”。如今,对化石标本进行的一项新分析有望阐明这些所谓的被子植物到底是从哪里起家的。这个令人惊讶的答案便是淡水。

植物学家长期以来一直认为被子植物——大约在距今1.6亿年前开始统治陆地景观——出现于旱地,而且是由当时存在的陆生植物进化而来的。支持这一假说的是1999年发现的名为互叶梅属的且位于被子植物系谱图基部的一种小型陆生灌木。

美国耶鲁大学进化生物学家Michael Donoghue表示:“大家的共识是开花植物起源于陆地,随后向水中迁徙。”

然而布卢明顿市印第安纳大学古植物学家David Dilcher却对上述共识产生了怀疑。

在对名为Montsechia vidalii的一种古植物的1000多块化石进行了紧张的分析后,Dilcher和一个研究团队断定,这种1.25亿年前的水生植物是狐尾草(一种现代被子植物)的近亲。这种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早期——也许就是其开端——被子植物曾在淡水湖泊与池塘中茁壮成长。

研究人员在8月17日出版的美国《国家科学院院刊》上报告了这一研究成果。

自从150年前在西班牙的岩石矿床中被发现以来,植物学家在最终把Montsechia vidalii确定为一种开花植物之前,曾将其分类为一种马尾草、一种针叶树、一种热带常青树以及一种地钱。

为了更好地了解这些化石,Dilcher与同事用6年的时间煞费苦心地溶解了包裹在Montsechia vidalii周围的石灰岩,从而揭示其复杂的内部结构。

Dilcher指出,这一化石物种与现今的狐尾草似乎拥有许多类似的特征。例如,分析表明它们都是在水下授粉。一旦被释放,它们的花粉便会下沉并生长出一些管子,其中一根最终会连接到雌株结种子结构的一个孔洞中,而该结构恰好是发生授精和种子及果实形成的地方。

Dilcher表示,Montsechia vidalii与狐尾草的这种亲缘关系非常有趣,因为在上世纪90年代,后者被广泛认为处于开花植物系谱图的基部。后来,分子研究让它与睡莲——被子植物根基的另一竞争者——向互叶梅属放弃了它们的头衔。Dilcher认为,是时候使用新的形态学和分子数据重新对关于互叶梅属的假设进行评估了。

基于对Montsechia vidalii的分析,Dilcher想知道被子植物是否最早出现在淡水中。

有两件事尤其促使他这样想。Dilcher指出,如果与Montsechia vidalii的紧密联系确实存在,则狐尾草要比之前的预想古老1000万年,从而将其置于同被子植物起源的年代更近的时间段中。此外,其他古代水生被子植物也像Montsechia vidalii一样独立出现。例如睡莲最早在距今1.25亿年前出现在葡萄牙。并且就像Dilcher及其同事在1998年描述的那样,另一种“最早的花”的竞争者——同样是一种水生被子植物——于1.25亿年前出现在中国。

并未参与该项研究的盖恩斯维尔市佛罗里达大学植物生物学家Pamela Soltis表示,Dilcher最近的工作“表明水生被子植物在同一时间出现在地球的不同地区,并且在被子植物进化的早期适应了淡水环境”。

澳大利亚汤斯维尔市詹姆斯库克大学植物学家Taylor Feild对此表示赞同:“这篇论文为早期被子植物遍及淡水环境提供了新鲜的证据。”但他并不认同开花植物的第一个家是淡水的说法。他与一些研究人员指出,尽管陆生植物可能一样古老,但水生植物更有可能被保存在化石记录中,从而形成了一个潜在的偏见。

Soltis也对被子植物起源于淡水表示了怀疑,但她说自己更愿意保持开放的心态。她说,找到更多水生开花植物化石并将这些化石置于系谱图中“将告诉我们第一批被子植物到底是水生还是陆生的”。

被子植物又名绿色开花植物,在分类学上常称为被子植物门。它们是植物界最高级的一类,是地球上最完善、适应能力最强、出现最晚的植物,自新生代以来,它们在地球上占着绝对优势。现知被子植物共1万多属,约20多万种,占植物界的一半。被子植物能有如此众多的种类,有极其广泛的适应性,这和它的结构复杂化、完善化分不开的,特别是繁殖器官的结构和生殖过程的特点,提供了它适应、抵御各种环境的内在条件,使它在生存竞争、自然选择的矛盾斗争过程中,不断产生新的变异,产生新的物种。(来源:中国科学报 赵熙熙)

 
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