開花植物的生命樹就像我們的家譜一樣，讓我們了解不同物種之間的關係。生命之樹是透過比較不同物種之間的DNA序列來確定變化（突變）的，這些變化隨著時間的推移而不斷累積，就像分子化石記錄一樣。由於DNA 定序技術的進步，我們對生命樹的了解正在迅速加深。

來自英國皇家植物園邱園的科學家與中國科學院昆明植物研究所（KIB）以及全球各地的合作者最近共同完成了一項龐大的DNA 生命樹研究，公開了9500 多種有花植物的DNA 序列，這一寶貴的資源讓我們能夠回答有關現代植物生命的關鍵問題，並回溯其起源。他們的研究最近發表在《自然》雜誌。

這種方法的一個主要優點是，它可以用於對各種新舊植物材料進行定序，即使在DNA 受到嚴重破壞的情況下。世界標本館收藏的大量乾燥植物材料，包括近4 億份科學植物標本，現在都可以進行基因研究。

被子植物生命之樹。資料來源：RBG Kew

利用這些標本，研究人員對近200 年前在尼泊爾採集的沙草標本（Arenaria globiflora）進行了測序，儘管其DNA 品質很差，但還是將其放入了生命樹中。他們甚至分析了已經滅絕的植物，例如Hesperelaea palmeri，這種植物自1875 年以來就沒有活體出現過。事實上，根據《國際自然保護聯盟紅色名錄》，被定序的物種中有511 種已經瀕臨滅絕，其中有三種像Hesperelaea一樣已經滅絕。

本研究定序的9506 個物種中，有3,400 多個來自48 個國家163 個標本館的資料，其他材料來自世界各地的植物收藏（如DNA 庫、種子和活體收藏）。

在被定序的物種中，有800 多個物種的DNA 以前從未被定序過。這種定序對於填補重要的知識空白和揭示開花植物的演化史至關重要。研究人員也得益於1900 多個物種的公開數據，凸顯了開放科學方法對未來基因組研究的價值。

儘管核基因組和質粒基因組的生物特性（如大小、拷貝數、遺傳方式、重組和進化速度）截然不同，可能導致系統發生樹相互矛盾，但研究結果在很大程度上支持了被子植物系統發生第四組主要以質粒為基礎的系統發生分類。例如，64 個目前公認的目中有58 個和416 個科中有406 個被恢復為單系（不包括人工製品）。

本作品（左）與APG IV 圖示樹（右）之間的序級切分圖。資料來源：KIB

最顯著的例外是菊科（最大的被子植物科，包括向日葵及其近緣植物）的非單系性。這項研究產生的系統樹也證實了KIB 科學家利用質粒進行的被子植物系統樹所發現的85% 的科間關係。

開花植物起源於1.4 億多年前，之後迅速取代了其他維管植物。達爾文對化石記錄中似乎突然出現的這種多樣性感到困惑，他寫道：”據我們判斷，所有高等植物都是在最近的地質年代中迅速發展起來的，這是一個令人憎惡的謎” 。

研究人員利用200 塊化石，追溯生命之樹的歷史，展示開花植物在地質年代的演化過程。他們發現，正如達爾文所指出的那樣，早期的開花植物確實呈現出爆炸性的多樣性。這些植物在起源後不久就迅速發展，形成了今天主要品系中的80% 以上。然而，在接下來的1 億年裡，這一趨勢逐漸趨於穩定，直到大約4,000 萬年前，隨著全球氣溫的下降，植物的多樣性再次激增。

這些新發現會讓達爾文著迷，也必將幫助今天的科學家應對挑戰，了解物種如何以及為何多樣化。

開花植物生命樹在生物多樣性研究方面潛力巨大。這是因為，正如人們可以根據元素在元素週期表中的位置來預測其特性一樣，我們也可以根據物種在生命樹中的位置來預測其特性。因此，新數據對於改進科學及其他領域的許多工作都將是非常寶貴的。

為了實現這一目標，這棵樹及其所有基礎數據都透過邱園生命之樹資源管理器（Kew Tree of Life Explorer）等管道向公眾和科學界公開和免費提供。研究人員認為，這種開放式存取是實現全球科學資料存取民主化的關鍵。

開放存取也有助於科學家充分利用這些數據，例如將其與人工智慧結合，預測哪些植物物種可能含有具有藥用潛力的分子。同樣，生命之樹也可用於更好地了解和預測病蟲害在未來將如何影響植物。研究人員指出，這些數據的應用最終將取決於獲取這些數據的科學家的聰明才智。

編譯來源：ScitechDaily