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枝“浓缩”成花?花朵起源添新证

作者:转载     发布时间:2020-10-23 点击数:181

 

 花朵的起源长期以来是植物学界的难解之谜。

 

  近日,《古昆虫学》刊发了来自中国、西班牙古生物学者的一项研究结果。

 

  研究者在2000万年前~1500万年前的琥珀化石中发现了一种奇特的花。

 

  “长久以来,人们一直想搞清楚花是怎么来的。不久的将来,我们也许能彻底解开花的演化之谜。丁氏花的发现为我们提供了一条非常重要的线索,它的形态说明,花很可能就是纵向压缩的枝。” 中科院南京地质古生物研究所研究员王鑫告诉《中国科学报》。

 

  此次研究涉及的琥珀化石产自中美洲多米尼加。

 

  “之所以叫它丁氏花,是我向就读北京大学时时任老校长丁石孙致敬。” 王鑫表示。

 

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  复原的丁氏花的斜侧观、顶面观、纵剖面、底面观 王鑫供图

 

  弄清花的演化 跨越形态学鸿沟

 

  1.74亿年前,地球就有了美丽的南京花。

 

  1.25亿年前,朝阳序、古果、中华果、丽花、辽宁果、白氏果等众多被子植物出现在我国辽西地区。

 

  但是其中很多(例如朝阳序、古果、中华果)不似现代意义上的花: 要么只有雌性结构,要么雌雄两性器官相距甚远,受人喜爱的靓丽花瓣也无影无踪。

 

  与一般花朵的花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊几乎从同一点上生长出来不同,丁氏花似乎经过 “纵向拉伸”,花朵中的各个器官,上下依次生长在一个花枝上。

 

  “这些化石为人们了解被子植物的演化历史提供了重要证据,但是它们距离人们想象中的花朵相去甚远,二者之间还有很大的形态学鸿沟要填补。填补这个鸿沟一段时间以来成了植物学家的重要任务之一,因为这将使植物学更加合理、可信。”王鑫表示。

 

  其实关于如何跨越这个形态学鸿沟,植物学家几百年前就有猜想。

 

  早在林奈时代,人们就猜想到花朵是一个纵向压缩的枝,通过花轴的缩短,花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊这些常见的花器官被“浓缩”、聚集到有限的空间里,才会有我们日常生活中看到的花朵。

 

  早期被子植物,例如古果,多个雌性单位是沿一个枝依次排布的,不似常见的典型的花。

 

  典型的花各个器官挤成一团,之间的间距很小或者没有。

 

  这次发现的丁氏花具有花的形态(包括花被、典型的雄蕊和雌蕊),但是花的各个器官之间有明显的间距。

 

  所以它是介于早期非典型的花和现代意义上的花之间的过渡类型。

 

  丁氏花化石很小,只有3~4毫米,立体保存于多米尼加中新世地层出产的琥珀中。

 

  保存状态的良好和现代先进微CT技术的应用使得研究者可以清晰观察到花朵的主要特征: 连接到花轴上的苞片、花被、雄蕊和雌蕊四轮器官。

 

  丁氏花具有五枚边缘相扣的花被片,十枚向内弯曲的雄蕊,中央是带有弯曲花柱的雌蕊。

 

  每枚雄蕊有一个很长的花丝,其顶上有一个包含四个药室的花药。

 

  这种花属于比较常见的真双子叶植物。

 

  “丁氏花的发现对于人们认清花的本质及其演化历程、重新理解早先发现的早期被子植物生殖器官、指明未来研究努力的方向都具有重要意义和科学价值。”王鑫说。

 

  来之不易的琥珀标本

 

  丁氏花的标本永久保存于抚顺琥珀研究所。

 

  关于丁氏花的发现,抚顺琥珀研究所所长范勇还给《中国科学报》记者讲述了一个故事。

 

  2011年春天,一位多米尼加的琥珀经销商来到抚顺琥珀研究所,计划销售一批多米尼加琥珀标本给研究所做科学研究用。

 

  谈完交易,经销商向范勇展示了大约十多公斤多米尼加琥珀标本,但声明这些琥珀标本是深圳的客户订好的货,只可欣赏,不能销售。

 

  标本数量很多,范勇熬夜查看。

 

  这一看,范勇从中发现有蝎子、螳螂、猎蝽等许多珍贵标本,更令人惊奇的是,范勇还从中发现了更加稀少的花朵标本。

 

  其中就包括之后命名的丁氏花化石。

 

  范勇反复向经销商要求,想购买这些珍贵标本。

 

  但经销商非常讲信誉,坚持这些标本不能出售。

 

  带着遗憾,范勇亲自驾车将经销商送到了机场,经销商飞往深圳去向客户交货。

 

  在返回途中,范勇想,这些珍贵标本是琥珀科研难得的宝贵证据,他调转车头,返回机场。

 

  经销商乘坐的班机已经飞走了,范勇急匆匆买了下一航班的机票,追赶到深圳。

 

  范勇赶到时,经销商和客户双方在机场已经交了货。

 

  多米尼加经销商深受感动,讲情动员客户将范勇选中的几件琥珀标本卖给范勇。

 

  虽然这些琥珀价格不菲,但范勇最终如愿以偿,成功拥有了这些标本。

 

  2013年,王鑫来到抚顺琥珀研究所,在众多标本中发现了丁氏花的标本。

 

  论文刊发历时七年

 

  研究一枚化石,并得出最终结论,一般需要三四年的时间。

 

  但现在离丁氏花的发现,已经过去了7年。

 

  其间合作研究、实验,直至学术成果刊发,经历了很多“波折”。

 

  7年中,王鑫等研究人员在多个国内外不同的学术杂志尝试过发表研究,但是都功败垂成,直到今年才得以发表。

 

  实际上,丁氏花比起之前研究过的早期被子植物化石,是个颇为年轻的化石。

 

  丁氏花的独特形态在早期被子植物化石和现代意义上的花之间首次架起了一座桥梁,使前者更加和谐地融入到了被子植物大家庭,也为阐明后者的来源作出了贡献。


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