研究揭开达尔文有关开花植物起源的“讨厌之谜”

据外媒报道,开花植物的起源曾让查尔斯·达尔文感到困惑,他将开花植物从较近的地质时代突然出现在化石记录中描述为一个“讨厌之谜”。随着相对较新的化石记录与使用基因组数据估算的开花植物起源时间之间的无法解释的差异,这个谜团进一步加深。

现在,一个来自瑞士、瑞典、英国和中国的科学家团队可能已经解开了这个谜团。根据发表在科学杂志《自然生态与进化》上的一项新研究,他们的结果显示开花植物确实起源于侏罗纪或更早,也就是比其最古老的无可争议的化石证据早了数百万年。根据他们的研究结果,缺乏更古老的化石,反而可能是化石化的概率低和早期开花植物稀有的产物。

“一群多样化的开花植物在很长一段时间内一直生活在蕨类植物和裸子植物的阴影下,它们在古代生态系统中占主导地位。这让我想起了现代哺乳动物是如何在恐龙时代低调地生活了很长时间,然后才成为现代动物群的主要组成部分,”来自瑞士弗里堡大学的主要作者Daniele Silvestro博士说。

在现代生态系统中,开花植物是迄今为止全球数量最多、种类最丰富的植物群,数量远远超过蕨类植物和裸子植物,几乎包括了所有维持人类生计的作物。化石记录显示,这种模式是在过去8000万至1亿年中建立起来的,而早期的开花植物被认为是小而稀少的。新的结果显示,开花植物在最终占据主导地位之前已经存在了1亿年之久。

“虽然我们并不期望我们的研究能够结束关于被子植物起源的争论,但它确实为一些人追寻的snark植物–侏罗纪开花植物提供了强大的动力。”来自英国布里斯托尔大学的合著者 Philip Donoghue教授说:“侏罗纪的被子植物不是基于基因组分析的神话假象,而是我们对化石记录解释的一种期望。”

研究结论是基于使用大型全球化石发生数据库的复杂模型得出的,是由西双版纳热带植物园的邢耀武博士和他的团队从700多篇出版物中整理出来的。这些记录达1.5万多条,包括棕榈、兰花、向日葵、豌豆等许多植物群的成员。

“长期以来,科学争论在古生物学家与分子生物学家之间形成了两极分化,前者根据最古老化石的年龄来估计被子植物的古老程度,后者则利用这些信息将分子进化校准到地质时间。”来自瑞典哥德堡大学的合著者Christine Bacon博士说:“我们的研究表明,这些观点过于简单化,必须对化石记录进行解释。”

“对化石记录的字面解读不能用于现实地估计一个群体的起源时间。相反,我们必须开发新的数学模型,并使用计算机模拟来稳健地解决这个问题。”

即使在达尔文提出关于开花植物起源的难题140年后,这场争论仍然在科学领域保持着核心地位。特别是,许多基于现代植物及其基因组的系统发育分析的研究估计,该类植物的起源时间明显早于化石记录所显示的时间,而这一结论在古生物学研究中受到广泛争议。新的研究完全基于化石,不包括基因组数据或进化树,这表明开花植物的年龄更早不是系统发育分析的假象,事实上也得到了古生物学数据的支持。

研究合著者、英国皇家植物园邱园科学主任Alexandre Antonelli教授补充道:“了解开花植物何时从一个无足轻重的群体变成大多数陆地生态系统的基石,向我们展示了大自然是动态的。人类对气候和生物多样性的破坏性影响可能意味着,未来成功的物种将与我们现在所习惯的物种截然不同。”

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