美洲最古老的葡萄:有關6000萬年前種子的新發現
研究人員在哥倫比亞、巴拿馬和秘魯發現了距今6,000 萬年到1900 萬年的葡萄籽化石。其中一個物種代表了西半球已知最早的葡萄科植物。這項發現最近發表在《自然-植物》(Nature Plants)雜誌上,顯示了葡萄科植物是如何在恐龍滅絕後的歲月裡傳播開來的。
Lithouva–西半球最早的葡萄化石,距今約6,000 萬年,產自哥倫比亞。上圖為化石與CT 掃描重建圖。下圖為藝術家重建圖。圖片來源:Fabiany Herrera 拍攝,Pollyanna von Knorring 繪製
南美洲的葡萄化石顯示了恐龍之後的演化和恢復能力,有助於了解當前生物多樣性的變化。
第一作者、芝加哥菲爾德博物館內高尼綜合研究中心古植物學助理館長法比安尼-埃雷拉(Fabiany Herrera)說:”這是在世界這個地區發現的最古老的葡萄,它們比在地球另一端發現的最古老的葡萄還要年輕幾百萬年。
主要作者Fabiany Herrera 手持西半球發現的最古老的葡萄化石。圖片來源:Fabiany Herrera
由於像水果這樣的軟組織很少能保存為化石,科學家對古代水果的了解往往來自種子,因為種子更有可能成為化石。已知最早的葡萄籽化石是在印度發現的,距今已有6,600 萬年。葡萄出現在6600萬年前的化石記錄中並非巧合–那正是一顆巨大的小行星撞擊地球,引發大滅絕,改變地球生命進程的前後。埃雷拉說:”我們總是想到動物、恐龍,因為它們受到的影響最大,但滅絕事件對植物也產生了巨大影響。森林重新設置了自己,以一種改變植物組成的方式。”
研究人員假設,恐龍的消失可能有助於改變森林。 「眾所周知,恐龍等大型動物會改變周圍的生態系統。我們認為,如果當時有大型恐龍在森林中游盪,它們很可能會破壞樹木,從而有效地保持森林比現在更加開闊的狀態,”論文的共同作者、密西根大學古生物博物館助理館長莫妮卡-卡瓦略(Mónica Carvalho)說。但是,沒有了大型恐龍的修剪,包括南美洲在內的一些熱帶森林變得更加擁擠,層層疊疊的樹木形成了林下和林冠。
論文合著者莫妮卡-卡瓦略(Mónica Carvalho)手持西半球發現的最古老的葡萄籽化石。圖片來源:Fabiany Herrera
這些新的、茂密的森林提供了一個機會。埃雷拉說:”在化石記錄中,我們開始看到更多利用藤蔓爬上樹的植物,例如葡萄,就是在這個時期出現的。鳥類和哺乳動物在物種大滅絕後的幾年裡開始多樣化,這可能也透過傳播葡萄種子為葡萄提供了幫助。
2013年,埃雷拉的博士生導師、新論文的資深作者史蒂文-曼徹斯特(Steven Manchester)發表了一篇論文,描述了來自印度的已知最古老的葡萄籽化石。雖然南美洲從未發現葡萄化石,但埃雷拉懷疑那裡也可能有。
埃雷拉說:”葡萄有大量的化石記錄,始於大約5000 萬年前,因此我想在南美洲發現一種葡萄,但這就像大海撈針。從我還是本科生的時候起,我就一直在尋找西半球最古老的葡萄。
但在2022年,埃雷拉和他的合著者莫妮卡-卡瓦略(Mónica Carvalho)在哥倫比亞安第斯山脈進行實地考察時,一塊化石引起了她的注意。這塊化石位於一塊有6000 萬年歷史的岩石中,它不僅是南美洲的第一塊葡萄化石,也是世界上最古老的葡萄化石之一。
化石種子本身很小,但埃雷拉和卡瓦略能夠根據其特殊的形狀、大小和其他形態特徵來識別。回到實驗室後,他們對其內部結構進行了CT 掃描,確認了它的身份。研究小組將這種化石命名為Lithouva susmanii,即”蘇斯曼的石葡萄”,以紀念菲爾德博物館南美古植物學的支持者亞瑟-T-蘇斯曼。 “這個新物種的重要性還在於它支持了普通葡萄藤Vitis進化的南美洲起源,”合著者、美國國家自然歷史博物館的格雷戈里-斯圖爾(Gregory Stull)說。
研究小組在南美洲和中美洲進行了進一步的實地考察,在《自然-植物》的論文中,埃雷拉和他的合著者最終描述了來自哥倫比亞、巴拿馬和秘魯的九種新葡萄化石,它們的歷史從6000 萬年到1900 萬年不等。這些種子化石不僅講述了葡萄在西半球傳播的故事,也講述了葡萄家族經歷的多次滅絕和擴散。這些化石只是原產於西半球的葡萄的遠親,其中有幾個品種,如兩種火筒樹,如今只在東半球發現。它們在葡萄家族樹中的位置表明,它們的進化歷程是起伏的。 「化石記錄告訴我們,葡萄是一種生命力非常頑強的物種。它們在中美洲和南美洲地區經歷了多次滅絕,但它們也設法適應並在世界其他地區生存下來,」埃雷拉說。
埃雷拉說:”鑑於我們的星球目前正面臨著大規模的物種滅絕,像這樣的研究非常有價值,因為它們揭示了生物多樣性危機是如何發生的。但我喜歡這些化石的另一個原因是,這些不起眼的小種子可以告訴我們很多關於森林進化的資訊。
編譯自/ ScitechDaily