“一朵1500万年前的花 能让我们接近花朵演化的真相吗?”
雍容华贵的牡丹、冰肤玉骨的水仙、浑水不染的荷花……千年来,人们用诗、歌、绘画、影像作品赋予了花香优美、深刻的寓意。
但是,植物学家认为,这些美丽的花是从哪里来的,又是如何进化的?
多年来,达尔文的生物进化论深入人心,但花的进化史是植物学家难解的问题,花的进化之谜也被科学杂志列为125个世界性科学课题之一。
植物学界推测,花是纵向压缩的树枝。 这得到了许多植物学家的认同,得到了现代植物学研究的支持,但相关化石证据一直缺席。
10月10日,记者从中国科学院南京地质古生物研究所获悉,由该所王鑫研究员率领的国际团队合作完成的论文《中新世琥珀中独特的化石为花的演化提供新的启发》近日发表在《古昆虫学》上。 他们在1500万年前的多米尼加琥珀中发现了奇怪的花化石——五几丁氏的花。 化石清楚地表明了这种花是纵向压缩的树枝,为花的进化提供了重要的证据。
花实际上是被子植物的生殖器官
花之所以具有观赏价值,主要是因为优美、色彩鲜艳的花瓣。 花瓣也成为区别不同花的显着特征之一。
但是,在植物学家眼里,花只是繁殖下一代的器官。 因为更关注产生生殖细胞的雄蕊和雌蕊,对花的繁殖进化有重要意义。
“典型的花通常由花纹和生在其上的花萼、花瓣、花蕾构成,花蕾分为雄蕊和雌蕊。 ’王鑫告诉科技日报记者。
对植物学稍有了解的人还会发现奇怪的现象。 有些花没有金粟兰那样的花瓣。 如果林黛玉的树埋葬了花,遇到这样的花该怎么办?
打开植物进化教材,你会发现,与地球45亿年的历史、最初植物苔藓数亿年的历史相比,花出现的时间不长,只有约1亿年或2亿年。
“现在普遍称为的花,实际上是被子植物的生殖器官。 被子植物出现之前,用孢子繁殖的苔藓和蕨类植物在地球上生长了数亿年。 ”。 王鑫介绍了。
被子植物,也就是开花植物,可以说是植物世界的王者。 是当今植物界进化程度最高、种类最多、分布最广、适应性最强的类群。 已知目前全世界被子植物有30万种以上,占植物界总数的绝大多数。
从现代基因学的角度来看,花的发育本质上由几个基因控制,大致分为萼、花瓣、石蕊三种基因,科学家提出了基于遗传学控制花发育的abc模型。 不同的基因表达决定了不同群体植物花的大致结构,最终发育成了我们所看到的花的世界。
神秘琥珀化石证明科学推测
2002年5月,中国科学院南京地质古生物研究所孙革研究员团队在《科学》杂志上刊登论文,他们发现了距今约1.25亿年前的开花植物化石,命名为中华古果。
在人们眼里,古果就像草本植物。 因为拥有花的繁殖器官,但没有能夺走色彩之眼的花瓣。 与现代的花不同,其果实、雄蕊分布在长轴上,看起来像水草。
王鑫告诉记者,植物学界长期以来认为花是纵向压缩的树枝,但没有找到相关化石证据。 只有一个古果,还不能描述完美的花的进化史,所以有人对以前的推测产生疑问是不可避免的。 ”。
但是,中国科学院南京地质古生物研究所、福建农林大学、西班牙比戈大学、辽宁抚顺琥珀研究所的5位学者共同努力,在约1500万年前的琥珀化石中发现了奇怪的花。
王鑫将其命名为丁氏花。 丁化石小至3~4毫米,镶嵌在中美洲多米尼加中新世地层中制作的琥珀中。
由于琥珀的良好残留状态,利用现代先进的显微ct技术,研究者可以清楚地注意到丁氏花的第一个特征——连接在花轴上的苞、花被片、雄蕊和雌蕊的4轮器官。
他们惊讶地发现,与通常的花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊几乎从同一个地方生长出来不同,这个古代的花经过“纵向延伸”,花中的所有器官似乎都上下生长成一个花枝。
从王鑫提供的复原图来看,该花有5枚边缘贴合的花被片、10枚向内弯曲的雄蕊、中央有弯曲花柱的雌蕊。 每个雄蕊有长花丝,其顶上有含4个药房的花药。
丁花是大家常见的真正双子叶植物。 年,王鑫领导的科研团队发现的静子花,已经将真双子叶植物的历史追溯到约1亿年前的白垩纪中期,但这些花是如何演化的,缺乏有意义的化石证据的实证和支持。
他首次表明:“丁氏花的年代虽新,但其独特的形态,可能是数百年来人们对花的本质的预想较为合理,花是纵向压缩的枝。” 王鑫说。
延伸阅览
丁氏花的命名是为了表示敬意丁石孙先生
王鑫说,这块化石之所以被命名为丁氏花,是为了纪念前北京大学校长、我国著名数学家丁石孙先生。
“我们用丁氏的花命名了这个自古以来的化石花,向永远的丁石孙校长表示敬意和安慰,感谢他对民主科学的学术氛围和坚定执着的人生追求,帮助我们解答了世界级的科学谜题,”王鑫说。
现在,抚顺琥珀研究所还留有解开这一百年科学猜想的化石。 作为民间机构,抚顺琥珀研究所也不要求能够获得丁氏花琥珀化石。
年春天,深圳计划带着多米尼加共和国的琥珀经销商来到抚顺琥珀研究所,销售琥珀标本供研究所科研用。
计划中的琥珀标本没有让抚顺琥珀研究所所长范勇眼前一亮,但是从其他顾客预定的琥珀化石中发现了非常罕见的花标本。 范勇敏感地意识到这些标本具有重要的科学价值,想留下来展开研究。 但是被多米尼加的经销商一口拒绝了。 经过追踪,范勇花了一周的时间和深圳的顾客商量,最终获得了其中的几个花标本。
年,王鑫来到抚顺琥珀研究所,在众多琥珀标本中发现了这种奇怪的花标本,经范勇同意带回南京进行研究。 经过多年的探索和实验,王鑫和他的团队最终揭开了花的进化之谜,并于年发表了古生物学的重大研究成果。
“长久以来,人们一直想知道花是怎么来的。 丁氏花的发现为我们提供了重要的线索,这个证据和结论不仅确认了对花的本质的解读,也有助于了解原本看起来奇怪的早期被子植物化石(辽宁古果、雨含果等)。 在不久的将来,我们也许能彻底解开花的进化之谜,”王鑫告诉记者。
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