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世界上的第一朵花或许是这样子的

现今世界上的花可谓种类繁多,从针眼大小的浮萍到花朵有几米高的尸花 ( 尸香魔芋,世界珍稀濒危植物,花色妖艳,平均 7 年开一次花,整

现今世界上的花可谓种类繁多,从针眼大小的浮萍到花朵有几米高的尸花 ( 尸香魔芋,世界珍稀濒危植物,花色妖艳,平均 7 年开一次花,整个花序会散发出类似腐肉的味道 ) 。让人难以想象的是它们都是由一种花演变而来。Charles Darwin 曾扼腕思考开花植物 ( 即被子植物 ) 是怎样突然在它们的早期演化过程中产生了这种多样性。现在,研究人员已经搞清楚了最原始的花可能是什么样子的。这项研究或许也能帮助他们揭晓花在地球上突然激增的谜底。

化石是帮助人们了解过去的生命最可靠的办法,但通过它来推测花会比较困难:最早保存下来的花是在约 1.3 亿年前,至少比研究人员认为最原始的花出现的年代晚 1 千万年。不过还有一种方法可以让人们了解早已消逝的物种:通过仔细观察现存后代的形态,并追溯这些形态的历史过程至它们的家族树状图谱中去。

为此,众多参与到 eFLOWER 项目的研究人员在各学术论文中搜集数据,以创建一个最大的关于当代花结构的数据库,比如植物的生殖器官和花瓣排列等结构。这项数据分析在 13,000 个数据点上由著名进化生物学家 Jean-Baptiste Lamarck 分析得到 1783 种形态类型。科学家们将这些数据与DNA 家族树状图谱和化石信息结合起来,并尝试了花在演变过程中可能产生的几百万种变化模型以找出最早的花朵最有可能的结构和形状。

credit: 译者画的

虽然科研小组重现出来的最原始的花并没有和现今的花完全不同,然而它还包含一些尚未发现过的特性的组合。像现在的花一样,推断出的这种花在同一朵花中既有雄蕊又有雌蕊,且花瓣的排列和数量、产生和接收花粉的部位都落入了这些后代植物有的特征范围中。虽然没有一种特性是尤为古老奇特的,但现今的花中也没有一种是完全符合这种形态的。该研究小组在今天发表于《自然通讯》 ( Nature Communications ) 杂志上的文章中说道,让他们研究人员惊讶的一点是这种花的花瓣和其他部分结构是三个为一组呈同心圆排列,而非螺旋状排列

一些被子植物族谱中最初尚存的分支,比如叫互叶梅 ( Amborella ) 的古老灌木,它们的花瓣都是呈螺旋状排列。许多研究人员一度猜想第一朵花也是如此。巴黎大学的进化生物学家 Hervé Sauquet 将这些植物和包括鸭嘴兽 ( 一种生活在澳大利亚、奇特的、卵生的水生哺乳动物 ) 在内的古老的哺乳动物进行了类比。虽然他们的一些特性更可能是古老起源的一种残存物,但他们同时也是其具体生存环境在之后数亿年的演化过程中的一种反映。Sauquet 说:" 我们只是想说明这也同样适用于互叶梅。"

路易斯安那州立大学新奥尔良分校的植物进化学家 Chuck Bell 赞赏了该研究工作中综合数据的多种不同组合类型这种研究方法,从 DNA 到化石,再到现代花卉的结构。他说:" 从这个意义上来说,这真的很神奇。" 但是这也带来了一些不确定,不过并不仅仅是因为许多以前的被子植物已无从考察。位于密苏里州圣露易斯的唐纳德植物科学中心的植物进化学家 Alex Harkess 强调说:" 许多种类的被子植物已经在后来的几亿年中灭绝了。"

至于达尔文提出的难解之谜,这项研究给出了一个出人意料的答案:或许早期的花并不是通过进化得更复杂而是最初就变得更简单来实现多样化。只需除去这种最原始的花的一些部分,Sauquet 说:" 很快地,我们就能把现今世上一半的花给创造出来了。"

本文译自 Science,由译者 完美萋萋 基于创作共用协议 ( BY-NC ) 发布。

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