花朵的起源長期以來是植物學(xué)界的難解之謎。
近日,《古昆蟲學(xué)》刊發(fā)了來自中國、西班牙古生物學(xué)者的一項研究結(jié)果。
研究者在2000萬年前~1500萬年前的琥珀化石中發(fā)現(xiàn)了一種奇特的花。
“長久以來,人們一直想搞清楚花是怎么來的。不久的將來,我們也許能徹底解開花的演化之謎。丁氏花的發(fā)現(xiàn)為我們提供了一條非常重要的線索,它的形態(tài)說明,花很可能就是縱向壓縮的枝。” 中科院南京地質(zhì)古生物研究所研究員王鑫告訴《中國科學(xué)報》。
此次研究涉及的琥珀化石產(chǎn)自中美洲多米尼加。
“之所以叫它丁氏花,是我向就讀北京大學(xué)時時任老校長丁石孫致敬?!?王鑫表示。
復(fù)原的丁氏花的斜側(cè)觀、頂面觀、縱剖面、底面觀 王鑫供圖
弄清花的演化 跨越形態(tài)學(xué)鴻溝
1.74億年前,地球就有了美麗的南京花。
1.25億年前,朝陽序、古果、中華果、麗花、遼寧果、白氏果等眾多被子植物出現(xiàn)在我國遼西地區(qū)。
但是其中很多(例如朝陽序、古果、中華果)不似現(xiàn)代意義上的花:要么只有雌性結(jié)構(gòu),要么雌雄兩性器官相距甚遠,受人喜愛的靚麗花瓣也無影無蹤。
與一般花朵的花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊幾乎從同一點上生長出來不同,丁氏花似乎經(jīng)過 “縱向拉伸”,花朵中的各個器官,上下依次生長在一個花枝上。
“這些化石為人們了解被子植物的演化歷史提供了重要證據(jù),但是它們距離人們想象中的花朵相去甚遠,二者之間還有很大的形態(tài)學(xué)鴻溝要填補。填補這個鴻溝一段時間以來成了植物學(xué)家的重要任務(wù)之一,因為這將使植物學(xué)更加合理、可信?!蓖貊伪硎?。
其實關(guān)于如何跨越這個形態(tài)學(xué)鴻溝,植物學(xué)家?guī)装倌昵熬陀胁孪搿?/p>
早在林奈時代,人們就猜想到花朵是一個縱向壓縮的枝,通過花軸的縮短,花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊這些常見的花器官被“濃縮”、聚集到有限的空間里,才會有我們?nèi)粘I钪锌吹降幕ǘ洹?/p>
早期被子植物,例如古果,多個雌性單位是沿一個枝依次排布的,不似常見的典型的花。
典型的花各個器官擠成一團,之間的間距很小或者沒有。
這次發(fā)現(xiàn)的丁氏花具有花的形態(tài)(包括花被、典型的雄蕊和雌蕊),但是花的各個器官之間有明顯的間距。
所以它是介于早期非典型的花和現(xiàn)代意義上的花之間的過渡類型。
丁氏花化石很小,只有3~4毫米,立體保存于多米尼加中新世地層出產(chǎn)的琥珀中。
保存狀態(tài)的良好和現(xiàn)代先進微CT技術(shù)的應(yīng)用使得研究者可以清晰觀察到花朵的主要特征:連接到花軸上的苞片、花被、雄蕊和雌蕊四輪器官。
丁氏花具有五枚邊緣相扣的花被片,十枚向內(nèi)彎曲的雄蕊,中央是帶有彎曲花柱的雌蕊。
每枚雄蕊有一個很長的花絲,其頂上有一個包含四個藥室的花藥。
這種花屬于比較常見的真雙子葉植物。
“丁氏花的發(fā)現(xiàn)對于人們認清花的本質(zhì)及其演化歷程、重新理解早先發(fā)現(xiàn)的早期被子植物生殖器官、指明未來研究努力的方向都具有重要意義和科學(xué)價值。”王鑫說。
來之不易的琥珀標(biāo)本
丁氏花的標(biāo)本永久保存于撫順琥珀研究所。
關(guān)于丁氏花的發(fā)現(xiàn),撫順琥珀研究所所長范勇還給《中國科學(xué)報》記者講述了一個故事。
2011年春天,一位多米尼加的琥珀經(jīng)銷商來到撫順琥珀研究所,計劃銷售一批多米尼加琥珀標(biāo)本給研究所做科學(xué)研究用。
談完交易,經(jīng)銷商向范勇展示了大約十多公斤多米尼加琥珀標(biāo)本,但聲明這些琥珀標(biāo)本是深圳的客戶訂好的貨,只可欣賞,不能銷售。
標(biāo)本數(shù)量很多,范勇熬夜查看。
這一看,范勇從中發(fā)現(xiàn)有蝎子、螳螂、獵蝽等許多珍貴標(biāo)本,更令人驚奇的是,范勇還從中發(fā)現(xiàn)了更加稀少的花朵標(biāo)本。
其中就包括之后命名的丁氏花化石。
范勇反復(fù)向經(jīng)銷商要求,想購買這些珍貴標(biāo)本。
但經(jīng)銷商非常講信譽,堅持這些標(biāo)本不能出售。
帶著遺憾,范勇親自駕車將經(jīng)銷商送到了機場,經(jīng)銷商飛往深圳去向客戶交貨。
在返回途中,范勇想,這些珍貴標(biāo)本是琥珀科研難得的寶貴證據(jù),他調(diào)轉(zhuǎn)車頭,返回機場。
經(jīng)銷商乘坐的班機已經(jīng)飛走了,范勇急匆匆買了下一航班的機票,追趕到深圳。
范勇趕到時,經(jīng)銷商和客戶雙方在機場已經(jīng)交了貨。
多米尼加經(jīng)銷商深受感動,講情動員客戶將范勇選中的幾件琥珀標(biāo)本賣給范勇。
雖然這些琥珀價格不菲,但范勇最終如愿以償,成功擁有了這些標(biāo)本。
2013年,王鑫來到撫順琥珀研究所,在眾多標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)了丁氏花的標(biāo)本。
論文刊發(fā)歷時七年
研究一枚化石,并得出最終結(jié)論,一般需要三四年的時間。
但現(xiàn)在離丁氏花的發(fā)現(xiàn),已經(jīng)過去了7年。
其間合作研究、實驗,直至學(xué)術(shù)成果刊發(fā),經(jīng)歷了很多“波折”。
7年中,王鑫等研究人員在多個國內(nèi)外不同的學(xué)術(shù)雜志嘗試過發(fā)表研究,但是都功敗垂成,直到今年才得以發(fā)表。
實際上,丁氏花比起之前研究過的早期被子植物化石,是個頗為年輕的化石。
丁氏花的獨特形態(tài)在早期被子植物化石和現(xiàn)代意義上的花之間首次架起了一座橋梁,使前者更加和諧地融入到了被子植物大家庭,也為闡明后者的來源作出了貢獻。
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