新的發現挑戰了學界關於植物進化分支起源的認知
布里斯托爾大學的科學家們取得了一項突破性的發現,它挑戰了以前對植物分支的起源所持有的信念。通過對驅動分枝的基本過程的全面檢查,研究小組發現了最早的陸地植物在數百萬年前可能是什麼樣子。他們的發現揭示了維管束植物分支的共同機制,儘管它們的生長模式存在根本差異。
布里斯托爾大學生物科學學院的吉爾-哈里森博士解釋說:”在主要的開花植物群體中,多樣化的形狀比比皆是,園丁們會熟悉’掐掉’植物的嫩梢以刺激側枝的生長,從而使其整體形態更加茂盛。然而,與開花植物不同,其他維管束植物在生長過程中通過將嫩枝先端分成兩部分來進行分枝,這一過程被稱為’二分法’。”
作為一個在石炭紀時期形成煤層的古老維管束植物品系,卷柏保留了二分法分支的祖先模式。
布里斯托爾大學的研究人員利用在卷柏中的外科實驗,發現二分法是由短程輔助素運輸調節的,並由長程輔助素運輸在植物的不同部分進行協調。
Selaginella的根尖。資料來源:吉爾-哈里森
發表在《發展》雜誌上的研究結果表明,開花植物和卷柏的分枝都是由輔助素運輸調節的,這意味著類似的機制在4.2億年前就存在於最早的維管植物中。
通過將這些發現與非維管植物、非分支苔蘚類的發現相結合,我們可以推斷出4.8億年前第一批陸地植物是什麼樣子。此前,哈里森博士的實驗室破壞了一種苔蘚中的輔助素運輸,導致其以類似於最早的分支化石的方式進行分支。
這些研究共同暗示,最早的陸地植物是有分支的,而在苔蘚的進化過程中,分枝現像已經消失。
吉爾-哈里森博士解釋說:”植物對陸地的綠化為所有陸地生物的進化鋪平了道路,因為它為動物提供了食物和呼吸的氧氣,而分支是陸地植物輻射中的一個關鍵創新。我們的工作意味著分枝的進化比想像的要早,這是一個重要的進化結論。除此以外,我們已經表明,關係如此疏遠的植物使用相同的遺傳機制來調節分枝,這為轉移植物形狀工程方面的知識以提高未來的生產力和產量帶來了巨大潛力。”