一朵1500萬(wàn)年前的花 能讓我們接近花朵演化的真相嗎

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　　圖① 丁氏花復(fù)原圖 圖② 包含1500萬(wàn)年前丁氏花的琥珀 受訪者供圖

　　雍容華貴的牡丹、冰肌玉骨的水仙、出污泥而不染的荷花……千百年來(lái)，人們用詩(shī)詞、歌曲、繪畫(huà)、影像作品贊美花朵的芬芳美麗、賦予它們深刻的寓意。

　　但是，植物學(xué)家卻在思考：這些美麗的花朵從何而來(lái)，又是如何演化的？

　　百余年來(lái)，達(dá)爾文的生物進(jìn)化論深入人心，但花朵的演化史卻是植物學(xué)家的難解之題，花朵演化之謎甚至被《科學(xué)》雜志列為125個(gè)世界級(jí)科學(xué)難題之一。

　　植物學(xué)界猜測(cè)認(rèn)為，花是一個(gè)縱向壓縮的枝。這得到很多植物學(xué)家的認(rèn)可，也得到現(xiàn)代植物學(xué)研究的支持，相關(guān)化石證據(jù)卻一直缺席。

　　記者10月10日從中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所獲悉，該所王鑫研究員領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際團(tuán)隊(duì)合作完成的論文《中新世琥珀里的獨(dú)特化石為花朵演化提供新的啟示》于近日發(fā)表在《古昆蟲(chóng)學(xué)》上。他們?cè)谝粔K1500萬(wàn)年前的多美尼加琥珀中發(fā)現(xiàn)了一種奇特的花朵化石——五數(shù)丁氏花。化石清晰地呈現(xiàn)出該花是一個(gè)縱向壓縮的枝，為花朵演化提供了重要證據(jù)。

　　花朵其實(shí)是被子植物的生殖器官

　　花朵之所以具有觀賞價(jià)值，主要由于婀娜多姿、顏色艷麗的花瓣?；ò暌渤蔀閰^(qū)分不同花朵的顯著特征之一。

　　但是在植物學(xué)家眼里，花朵只不過(guò)是一個(gè)用來(lái)繁殖下一代的器官，因此他們更加關(guān)注產(chǎn)生生殖細(xì)胞的雄蕊與雌蕊，這對(duì)于花的繁殖演化具有重要作用。

　　“典型的花，一般由花柄和著生其上的花萼、花瓣、花蕊組成，花蕊又分為雄蕊與雌蕊?！蓖貊胃嬖V科技日?qǐng)?bào)記者。

　　對(duì)植物學(xué)稍有了解的人還會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，部分花朵沒(méi)有花瓣，比如金粟蘭。倘若林黛玉樹(shù)下葬花，遇到的是這樣的花朵該如何是好呢？

　　翻開(kāi)植物演化教材我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，與地球45億年歷史、最早植物苔蘚數(shù)億年歷史相比，花朵出現(xiàn)的時(shí)間并不長(zhǎng)，只有約一兩億年。

　　“現(xiàn)在人們通稱(chēng)的花朵，實(shí)際上是被子植物的生殖器官。在被子植物出現(xiàn)之前，用孢子繁殖的苔蘚和蕨類(lèi)植物已在地球上生長(zhǎng)了幾億年。”王鑫介紹說(shuō)。

　　被子植物，即開(kāi)花植物，堪稱(chēng)植物世界的王者。它是當(dāng)今植物界中進(jìn)化程度最高、種類(lèi)最多、分布最廣、適應(yīng)性最強(qiáng)的類(lèi)群?，F(xiàn)知全世界被子植物共有30多萬(wàn)種，占植物界總數(shù)的絕大多數(shù)。

　　從現(xiàn)代基因?qū)W角度來(lái)看，花朵的發(fā)育本質(zhì)上受到幾個(gè)基因的控制，大致分為控制花萼、花瓣和花蕊的3類(lèi)基因，科學(xué)家依照遺傳學(xué)提出了花發(fā)育的ABC模型。不同的基因表達(dá)，決定了不同類(lèi)群植物的花的大致結(jié)構(gòu)，最終發(fā)育成我們所看到的花花世界。

　　神秘琥珀化石證實(shí)科學(xué)猜想

　　2002年5月，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所孫革研究員團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》雜志刊發(fā)論文稱(chēng)，他們發(fā)現(xiàn)了一種距今約1.25億年前的開(kāi)花植物化石，并命名為中華古果。

　　在人們的眼里，古果更像是草本植物，因?yàn)樗m具有花的繁殖器官，卻沒(méi)有色彩奪目的花瓣。與現(xiàn)代花朵不同的是，它的果實(shí)、雄蕊分布在一個(gè)長(zhǎng)軸上，看起來(lái)像一棵水草。

　　王鑫告訴記者：“植物學(xué)界很久以來(lái)有一個(gè)說(shuō)法，認(rèn)為花是一個(gè)縱向壓縮的枝，但是卻一直找不到相關(guān)的化石證據(jù)。僅有一個(gè)古果，還不能描述完整的花朵演化史，所以難免有人對(duì)之前的猜測(cè)將信將疑?！?/p>

　　但是，在中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所、福建農(nóng)林大學(xué)、西班牙比戈大學(xué)、遼寧撫順琥珀研究所的5位學(xué)者共同努力下，他們?cè)诩s1500萬(wàn)年前的琥珀化石中發(fā)現(xiàn)了一種奇特的花。

　　王鑫將其命名為丁氏花。丁氏花化石很小，只有3—4毫米，鑲嵌在一塊中美洲多美尼加中新世地層中出產(chǎn)的琥珀里。

　　由于琥珀良好的保存狀態(tài)，利用現(xiàn)代先進(jìn)的微CT技術(shù)，研究人員可以清晰地觀察到丁氏花的主要特征：連接到花軸上的苞片、花被片、雄蕊和雌蕊4輪器官。

　　令他們驚訝的是，與一般花朵的花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊幾乎從同一點(diǎn)上生長(zhǎng)出來(lái)不同，這種遠(yuǎn)古花朵似乎經(jīng)過(guò)了“縱向拉伸”，花朵中的各個(gè)器官，上下依次生長(zhǎng)在一個(gè)花枝上。

　　從王鑫提供的復(fù)原圖來(lái)看，該花具有5枚邊緣相扣的花被片，10枚向內(nèi)彎曲的雄蕊，中央是帶有彎曲花柱的雌蕊。每枚雄蕊有一根很長(zhǎng)的花絲，其頂上有一個(gè)包含4個(gè)藥室的花藥。

　　丁氏花屬于大家比較常見(jiàn)的真雙子葉植物。2018年，王鑫帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的靜子花，已經(jīng)把真雙子葉植物的歷史追溯到大約1億年前的白堊紀(jì)中期，但是這些花朵是如何演化而來(lái)的卻一直缺乏有意義的化石證據(jù)證實(shí)和支持。

　　“雖然丁氏花年代較新，但是它的獨(dú)特形態(tài)首次表明，幾百年來(lái)人們關(guān)于花的本質(zhì)的猜想，可能是合理的，即花是一個(gè)縱向壓縮的枝?！蓖貊握f(shuō)道。

　　延伸閱讀

　　丁氏花的命名是為致敬丁石孫先生

　　王鑫介紹，該化石之所以命名為丁氏花，是為了紀(jì)念前北京大學(xué)校長(zhǎng)、我國(guó)著名數(shù)學(xué)家丁石孫先生。

　　“我們用丁氏花命名這個(gè)來(lái)自遠(yuǎn)古的化石花朵，以此致敬和告慰永遠(yuǎn)的丁石孫校長(zhǎng)，感謝他用民主科學(xué)的學(xué)術(shù)氛圍和堅(jiān)定執(zhí)著的人生追求，幫助我們解開(kāi)了世界級(jí)的科學(xué)謎題?！蓖貊握f(shuō)道。

　　目前，這塊解開(kāi)百年科學(xué)猜想的化石保存于撫順琥珀研究所。作為一家民辦機(jī)構(gòu)，撫順琥珀研究所能夠獲得丁氏花琥珀化石也是可遇不可求。

　　2011年春天，深圳同行帶著一位多米尼加的琥珀經(jīng)銷(xiāo)商來(lái)到撫順琥珀研究所，計(jì)劃銷(xiāo)售一批琥珀標(biāo)本給研究所做科學(xué)研究用。

　　計(jì)劃中的琥珀標(biāo)本并未讓撫順琥珀研究所所長(zhǎng)范勇眼前一亮，但他卻在其他客戶(hù)預(yù)定的琥珀化石中發(fā)現(xiàn)一批非常稀有的花朵標(biāo)本。范勇敏感地意識(shí)到這批標(biāo)本具有重要的科學(xué)價(jià)值，想留下來(lái)開(kāi)展研究。但是被多米尼加經(jīng)銷(xiāo)商一口回絕。經(jīng)過(guò)一路追蹤，范勇花了一周時(shí)間與深圳的客戶(hù)商談，最終獲得了其中幾個(gè)花朵標(biāo)本。

　　2013年，王鑫來(lái)到撫順琥珀研究所，在眾多的琥珀標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)了這件奇特的花朵標(biāo)本，經(jīng)范勇同意帶回南京研究。經(jīng)過(guò)多年的探索和實(shí)驗(yàn)，王鑫和他的團(tuán)隊(duì)最終破解了花朵演化之謎，于2020年推出了古生物學(xué)的重大研究成果。

　　“長(zhǎng)久以來(lái)，人們一直想搞清楚花是怎么來(lái)的。丁氏花的發(fā)現(xiàn)給我們提供了一條非常重要的線索，這個(gè)證據(jù)和結(jié)論不僅有利于確認(rèn)人們關(guān)于花朵本質(zhì)的解讀，而且有利于人們理解原來(lái)看似怪異的早期被子植物化石(如遼寧古果、雨含果)。不久的將來(lái)，我們也許能徹底解開(kāi)花的演化之謎?！蓖貊胃嬖V記者。

　　科技日?qǐng)?bào)記者 張 曄