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研究表明开花植物可能起源于侏罗纪甚至更早 比公认的最古老化石记录要早数百万年
2021-02-04 | 编辑: | 【

据中国科学院西双版纳热带植物园生物地理与生态学研究组(丁文娜,星耀武,张秋月,Christine Bacon):开花植物的起源一直以来都是个谜,进化论的奠基人达尔文把开花植物突然出现在化石记录中的现象称为恼人的谜团。随着基因组时代的来临,由分子数据估算的开花植物起源的时间比已发现的最古老的被子植物化石要早很多,被子植物究竟起源于何时变得更加扑朔迷离。

来自瑞士、瑞典、英国和中国的进化生物学者组成的研究团队试图揭开被子植物起源的神秘面纱。他们最新发表在《自然-生态与进化》(Nature Ecology & Evolution)的研究结果表明开花植物可能起源于侏罗纪甚至更早,比公认的最古老的化石记录要早数百万年。根据他们的研究结果,早期开花植物受限于稀有性以及石化概率较低等因素而难以被发现。

早期的开花植物很可能长期以来生活在由蕨类植物和裸子植物所主导的古老的陆地生态系统中。这让我想起了现代哺乳动物在成为主角之前也曾被恐龙时代爬行动物的阴影所笼罩。来自瑞士弗里堡大学的Daniele Silvestro说到。

基于大化石数据库和建模的分析

这项研究主要是基于中国科学院西双版纳热带植物园星耀武研究团队建立的大型植物化石数据库。该数据库包含了15000余条大化石记录,几乎囊括了现在主要的开花植物代表类群。

古生物学家和分子生物学家就被子植物起源这个问题的争论由来已久,前者根据最古老的化石的年龄来估计被子植物的起源时间,而后者利用化石信息来校准长时间尺度的被子植物的系统演化历史。我们认为这些想法仍把问题过于简单化,化石记录本身所蕴含的信息可能比我们看到的要多得多,亟待重新挖掘并加以诠释。来自英国布里斯托的Philip Donoghue教授如是说。

仅仅是对化石记录梳理实际上并不能准确的估算一个类群的起源时间。因此,我们必须尝试开发新的数学模型,并使用计算机模拟的方法来更有效的解决这个问题。来自瑞典哥德堡大学的Christine Bacon进一步解释。

古生物和分子证据的和解 

即使距离达尔文提出这个难解之谜已经过去140多年了,关于开花植物起源时间的争论仍然甚嚣尘上。特别是许多基于现代植物(基因组)的系统发育分析表明开花植物的起源比现有的化石记录要早得多,这些发现在古生物学研究中引起了广泛争议。而在这项最新的研究中,研究者们在完全基于化石证据的模拟分析中发现,开花植物可能起源于侏罗纪甚至更早,暗示开花植物的早期起源并不完全是分子系统发育高估的产物,实际上也得到了古生物数据的支持。

我们并不期望我们的研究能够结束关于开花植物起源的争论,但它确实为一些仍不懈寻找侏罗纪开花植物的人提供了一股强大的动力。侏罗纪开花植物不是分子系统发育分析的虚构产物,而是我们未来值得期待的发现。中国科学院西双版纳热带植物园的星耀武研究员说。

迄今为止,开花植物几乎包含了我们现在食用的所有的农作物,是现在陆地生态系统中物种最丰富、最多样化的植物类群,化石记录显示其多样化可能在过去8千万年到1亿年间建立,只是早期的开花植物仍比较稀少也比较小。最新这项研究结果还发现,在开花植物在占据主导前其可能已经存在了有一亿年之久。

128日,以上研究成果以“Fossil data support a pre-Cretaceous origin of flowering plants”为题发表在Nature Ecology & Evolution。本研究是由来自瑞士、瑞典、英国和中国的科研人员组成的研究团队共同完成,瑞士弗里堡大学的Daniele Silvestro博士为本文的第一作者和通讯作者,瑞典哥德堡大学的Christine Bacon博士,英国布里斯托大学的Philip Donoghue教授,英国皇家植物园邱园的Alexandre Antonelli教授以及中国科学院西双版纳热带植物园的星耀武研究员,丁文娜博士和张秋月共同参与了这项研究。

论文连接:https://doi.org/10.1038/s41559-020-01387-8

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