最近的一項研究揭示了植物生物學進化的驚人奧秘，有效地改寫了植物在過去十億年中的進化史。這項發表在《自然-植物》（Nature Plants）雜誌上的研究揭示，植物在漫長的歲月中逐漸形成了自己的一系列解剖學設計，其間不時爆發出克服和適應環境挑戰的創新。

一項新的研究揭示，植物的進化包括長時間的漸變，其間夾雜著短暫的大規模創新，尤其是在應對環境挑戰時。這挑戰了以往認為植物進化史的早期會發生類似動物的突變的觀點。這些發現推翻了人們長期以來的看法，即植物的基本類型與動物一樣，是在進化史早期的一次大爆發式突變中進化而來的。在蘇格蘭凱恩戈姆國家公園的沼澤溪流中，從苔蘚到開花物種等多種陸生植物共同生長。圖片來源：英國愛丁堡大學Sandy Hetherington

共同第一作者、布里斯托爾大學古生物學教授菲利普-多諾霍（Philip Donoghue）說：”雖然植物在設計和組織方面異常多樣，但它們有一個共同的祖先，這個祖先起源於十多億年前的海洋。”我們想測試一下，它們的進化史是否真的在早期就發生了大爆炸，還是進化過程更加緩慢和持續。令人驚訝的是，結果顯示植物的進化有點混合，長時間的漸變被短時間的大規模創新所打斷，從而克服了生活在乾燥陸地上的挑戰”。為了驗證這一理論，科學家團隊分析了248 組植物的異同，從單細胞的池塘浮渣和海藻到陸地植物，包括從苔蘚和蕨類植物到松樹、針葉樹和開花植物。他們還研究了160 個僅從化石記錄中得知的已滅絕類群，其中包括生活在4 億多年前的泥盆紀萊尼石器中的物種。通過將植物設計分解成各個組成部分，並記錄每個主要類群（包括活體和化石）中存在或不存在的植物，他們得出了13 萬多個觀察結果。計算機統計技術測量了各組之間的總體相似性和差異，以及它們如何隨時間而變化。苔蘚Polytrichum commune，它是陸生植物祖先的近親之一。圖片來源：自然歷史博物館Silvia Pressel科學家們還試圖找出導致這些進化創新的原因，如孢子、種子、根、葉、花粉和花的引入。共同第一作者、布里斯托爾大學生物科學副研究員詹姆斯-克拉克（James Clark）博士說：”我們發現，植物解剖設計的變化與整個細胞基因構成翻倍的事件有關。這種情況在植物進化史上發生過很多次，原因是基因組複製過程中出現了錯誤，產生了基因的重複拷貝，這些拷貝可以自由變異並進化出新的功能”。但研究發現，植物解剖進化的主要脈動與在日益乾燥的環境中生存和繁殖的挑戰有關，與植物從海洋逐漸出現在陸地上有關。共同第一作者桑迪-赫林頓（Sandy Hetherington）博士對陸地植物進化的痴迷始於他在布里斯托爾大學（University of Bristol）剛起步的地質學家時期，現在他在愛丁堡大學（University of Edinburgh）繼續從事這方面的工作。他說：”總的來說，植物解剖設計進化過程中的偶發性脈沖模式與其他多細胞複雜生命王國（如動物和真菌）的進化模式相吻合。這表明它是複雜多細胞生命從誕生之初的一般模式和藍圖”。