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一亿年前“神秘花”现身:被子植物起源依旧成谜

2018-12-07 13:37:36 来源:中国科学报

“静子花”复原图

琥珀化石中的“静子花”

达尔文在19世纪中后期提出了生物进化论,认为生物是通过遗传、变异和自然选择,从低级到高级,种类由少到多,按时间顺序分化和发展。

但并不是所有化石证据都指向达尔文期望印证的方向。比如,被子植物在白垩纪中期突然大量出现的现象,就令达尔文百思不得其解。因为达尔文找不到更早的被子植物的线索,也就和他所希冀从少到多逐渐发展的模式不吻合,所以他将被子植物的起源称为“讨厌的谜团”。

近日,中国科学院南京地质古生物研究所研究员王鑫团队在《科学报告》上报道了一件被命名为“静子花”的化石,为被子植物在白垩纪中期大量出现提供了一个新的证据。

此前,本报曾以《科学家发现开在一亿年前的“神秘花”》为题进行简要报道,为了进一步探究这朵“花”的神秘色彩,本报记者再次采访了王鑫。

一朵保存完整的花

9900万年前,安静生长的“静子花”,刚刚完成向外散播花粉的“重任”,但是花粉还未飘远,突然就被一大团树脂包裹住,将时间定格在它最美丽的一瞬间,也包裹住了尚未散去的花粉。在历经将近一亿年的地质沧桑后,静子花定格成琥珀中的花朵被科研人员发现并带回实验室研究。

“从化石中可以清楚地看到,它是一朵五瓣花,并且具有花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊,是十分典型的核心真双子叶植物的五瓣花类。”王鑫在接受《中国科学报》记者采访时说。

核心真双叶子植物,就是普通人眼中所谓的真正的真双子叶植物,而双子叶植物则是指种子萌发时具有两片子叶的植物。

不过,静子花已经是花朵而非发芽的幼苗,所以研究人员判断的依据自然还有其他特征。其中最直接的就是其三沟型的花粉,其次还有5数的花萼与花瓣。

“判断真双子叶植物是不是核心真双子叶植物的依据就是花萼与花瓣是否分化,如果两者已经分化,而且花萼和花瓣都是轮生的,即为核心真双子叶植物。”王鑫解释说。非核心真双子叶植物中的花萼与花瓣则与之不同,其花萼花瓣要么是尚未分化,要么呈螺旋排列。

在这块“静子花”的琥珀化石中,研究人员测量了花朵直径约为6毫米,有5个互相分离的萼片和花瓣。同时,被保留下来的还有花朵中央大约10枚雄蕊和1枚雌蕊,雌蕊由3个心皮组成。“它的花粉是真双子叶植物中最典型的三沟型花粉。”王鑫补充道。

三沟型花粉具有3个纵向的萌发孔,这是真双子叶植物(被子植物中最大的类群)特有的,因此真双子叶植物也被有的植物学家称为“三沟粉类”。研究人员还在“静子花”附近发现了800多粒三沟型花粉,从距离判断应该属于“静子花”。而“静子花”中产生和储存花粉的花药已经开裂,其花粉已经散出。同时,研究人员还在花蕊底部发现了蜜盘,这一结构的出现显示“静子花”的传粉很可能与昆虫有关。

“李静”与“静子花”

在发表在《科学报告》的论文中,“静子花”的拉丁文名是Lijinganthus revoluta。Lijing即为“李静”。王鑫解释说,化石可以以人名或者地名来命名,“李静”是人名。

1986年到1990年,王鑫在北京大学地质系学习,与他同届中文系的女生李静是同学们眼中的才女,也是位女诗人,可惜她英年早逝。“我在学校时并不认识李静,应该说李静与这块化石是同时进入我的视野的。为了纪念她,我用她的名字命名了化石。”王鑫说。

其实,关于这块化石的研究论文早在两年前就已经由王鑫团队完成,但是投稿过程相当曲折,投稿到多个国际期刊,阴差阳错都未能发表,最后投稿《科学报告》,才在11月最终发表。

令人惋惜的是,两年前,存在于9900万年前的“静子花”是当时世界发现的核心真双子叶植物中最早的花,但是时间到了2018年,美国的同行将真双子叶植物的记录提早到1.05亿年前,主要是因为与他们9400万年前的花朵归入同一属种的果实的年龄更老。

被子植物起源依旧成谜

世界各地的化石记录表明,大约1亿年前,被子植物在世界各地迅速增加。那么,被子植物真的是一夜之间就“占据”了地球吗?

王鑫认为,令达尔文困惑的原因或许只是他受限于当时发现的化石证据以及相应的解读。但经过了上百年的研究,人们发现在达尔文所关注的时代之前的早白垩世,甚至侏罗纪都有被子植物,被子植物的起源时间必然比这些已经发现的化石的时间更早。“目前,被子植物的起源时间依然无法确定,但是国际学术界比较公认的最早被子植物化石记录是1.25亿~1.3亿年前。”王鑫表示。

但他同时解释说,现在人们提到的被子植物起源以及演化关系中,很多内容是植物学家根据现代植物的研究结果推测出来的。这些演化关系和规律对于人们系统认识植物很重要,就像是一棵谱系树。有了“主干”,科学家们可以再逐步根据化石证据,推测树干上分支的位置以及与相邻分支之间的关系。

“植物演化规律让人们在学习时可以把握植物发展变化的关键点。生物演化网络在某种程度上像是三维的结构。时间是其中的纵向轴,根据同一时间截面上的信息可以推测过去某个时间段发生了什么事件,而这个结论在得到化石证据的检验之前永远还只能是个推测。”王鑫说,“过去百余年的植物学实践证明,仅仅基于现代植物的信息而提出的理论没有‘预测’过去的能力,如何让理论既符合现代的植物学实际又符合过去的植物学实际,唯一的解决办法就是不但要搞清楚现代的植物,还要把过去的植物搞清楚。”所以,被子植物到底起源于何时何地,恐怕最终只能靠化石证据来确定。本报记者 袁一雪)

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