研究揭開達爾文有關開花植物起源的“討厭之謎”
據外媒報導,開花植物的起源曾讓查爾斯·達爾文感到困惑,他將開花植物從較近的地質時代突然出現在化石記錄中描述為一個“討厭之謎”。隨著相對較新的化石記錄與使用基因組數據估算的開花植物起源時間之間的無法解釋的差異,這個謎團進一步加深。
現在,一個來自瑞士、瑞典、英國和中國的科學家團隊可能已經解開了這個謎團。根據發表在科學雜誌《自然生態與進化》上的一項新研究,他們的結果顯示開花植物確實起源於侏羅紀或更早,也就是比其最古老的無可爭議的化石證據早了數百萬年。根據他們的研究結果,缺乏更古老的化石,反而可能是化石化的概率低和早期開花植物稀有的產物。
“一群多樣化的開花植物在很長一段時間內一直生活在蕨類植物和裸子植物的陰影下,它們在古代生態系統中占主導地位。這讓我想起了現代哺乳動物是如何在恐龍時代低調地生活了很長時間,然後才成為現代動物群的主要組成部分,”來自瑞士弗里堡大學的主要作者Daniele Silvestro博士說。
在現代生態系統中,開花植物是迄今為止全球數量最多、種類最豐富的植物群,數量遠遠超過蕨類植物和裸子植物,幾乎包括了所有維持人類生計的作物。化石記錄顯示,這種模式是在過去8000萬至1億年中建立起來的,而早期的開花植物被認為是小而稀少的。新的結果顯示,開花植物在最終佔據主導地位之前已經存在了1億年之久。
“雖然我們並不期望我們的研究能夠結束關於被子植物起源的爭論,但它確實為一些人追尋的snark植物–侏羅紀開花植物提供了強大的動力。”來自英國布里斯托爾大學的合著者Philip Donoghue教授說:“侏羅紀的被子植物不是基於基因組分析的神話假象,而是我們對化石記錄解釋的一種期望。”
研究結論是基於使用大型全球化石發生數據庫的複雜模型得出的,是由西雙版納熱帶植物園的邢耀武博士和他的團隊從700多篇出版物中整理出來的。這些記錄達1.5萬多條,包括棕櫚、蘭花、向日葵、豌豆等許多植物群的成員。
“長期以來,科學爭論在古生物學家與分子生物學家之間形成了兩極分化,前者根據最古老化石的年齡來估計被子植物的古老程度,後者則利用這些信息將分子進化校準到地質時間。”來自瑞典哥德堡大學的合著者Christine Bacon博士說:“我們的研究表明,這些觀點過於簡單化,必須對化石記錄進行解釋。”
“對化石記錄的字面解讀不能用於現實地估計一個群體的起源時間。相反,我們必須開發新的數學模型,並使用計算機模擬來穩健地解決這個問題。”
即使在達爾文提出關於開花植物起源的難題140年後,這場爭論仍然在科學領域保持著核心地位。特別是,許多基於現代植物及其基因組的系統發育分析的研究估計,該類植物的起源時間明顯早於化石記錄所顯示的時間,而這一結論在古生物學研究中受到廣泛爭議。新的研究完全基於化石,不包括基因組數據或進化樹,這表明開花植物的年齡更早不是系統發育分析的假象,事實上也得到了古生物學數據的支持。
研究合著者、英國皇家植物園邱園科學主任Alexandre Antonelli教授補充道:“了解開花植物何時從一個無足輕重的群體變成大多數陸地生態系統的基石,向我們展示了大自然是動態的。人類對氣候和生物多樣性的破壞性影響可能意味著,未來成功的物種將與我們現在所習慣的物種截然不同。”