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1.26億年前化石揭秘花朵起源之謎 助解達爾文進化論相悖困惑

發布時間:2021-09-27 23:24:12

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1.26億年前化石揭秘花朵起源之謎助解達爾文進化論相悖困惑
    A裸子植物單層珠被的胚珠;B被子植物雙層珠被的倒生胚珠;C內蒙古盔籽植物的殼斗及單層珠被的胚珠!≈锌圃耗瞎潘 供圖

  中新網北京5月27日電 (記者 孫自法)“春天來了,百花盛開”,這樣的景象眾所周知;“花園里的花朵真鮮艷”,這句兒歌也是耳熟能詳。不過,花朵如何演化起源?一般人都無法回答,這也是古生物學界長期致力于解決的一大難題。

  來自中國科學院南京地質古生物研究所(中科院南古所)的消息說,該所史恭樂研究員領銜的中美國際團隊最新在花朵起源研究方面取得重大突破,他們通過對在中國內蒙古東部發現的1.26億年前硅化植物群化石,以及英國侏羅紀和南極三疊紀相關植物化石進行研究,結果表明,有花植物(也稱被子植物)的祖先類群早在距今2.5億–2.6億年就已經分化出現。

基于分子數據的現生種子植物譜系發育樹!≈锌圃耗瞎潘 供圖
基于分子數據的現生種子植物譜系發育樹!≈锌圃耗瞎潘 供圖

  這一古生物研究領域重要研究成果論文,北京時間5月26日深夜由國際著名學術期刊《自然》在線發表。達爾文感到困惑不解的有花植物進化論相悖之謎,也由此獲得一定程度破解。

  花朵演化之謎是世界級科學難題

  中科院南古所科普稱,被子植物是植物界最進化、種類最豐富(約有30萬種)、生態習性最復雜的植物大類群。它們在現今絕大多數陸地生態系統中都占據主導地位,是人類賴以生存的地球生態環境中最重要的組成部分,并與人類的衣食住行密切相關。

  花朵是被子植物區別于其他植物大類群最重要的特征,也是被子植物之所以成為陸地生態系統主導類群的最重要的優勢特征;ǘ涞钠鹪春脱莼钦J識和理解被子植物起源,及其與其他種子植物大類群譜系發育關系的關鍵,其演化之謎也被學界列為世界級科學難題之一。

利用分割顯微斷層掃描數據三維重建的內蒙古早白堊世盔籽植物!≈锌圃耗瞎潘 供圖
利用分割顯微斷層掃描數據三維重建的內蒙古早白堊世盔籽植物!≈锌圃耗瞎潘 供圖

  被子植物有兩個特征:一是心皮,心皮是包裹了一個或多個胚珠的雌性生殖器官;另一個為包裹著胚珠杯狀結構殼斗的一個外組織層,它是被子植物不同于其他種子植物的特征。研究清楚這些特征最早如何出現,是明確被子植物起源的一個關鍵要素。

  分子譜系學重建的種子植物系統發育認為,現生裸子植物和被子植物是遠親,所以,回答被子植物起源的問題,需要在絕滅化石類群中尋找被子植物的近親。但長期以來,科學家并未找到可靠的早期被子植物祖先化石證據。

  祖先類群約2.5億年前就已經出現

  2017年夏季,史恭樂領銜的中美科研團隊在內蒙古霍林河盆地發現一個特異埋藏的早白堊世硅化植物群(距今約1.26億年)。該硅化植物化石不僅完整保存植物器官的三維形態,還保存植物體組織和細胞的細節信息,是古植物學研究的理想材料。

內蒙古霍林河盆地早白堊世硅化植物化石剖面,科研團隊現場考察研究!≈锌圃耗瞎潘 供圖
內蒙古霍林河盆地早白堊世硅化植物化石剖面,科研團隊現場考察研究!≈锌圃耗瞎潘 供圖

  史恭樂介紹說,科研團隊通過重建化石植物的三維外觀形態和內部解剖結構,發現其中已絕滅的一類種子植物——盔籽,具有類似被子植物原始類群外珠被的結構——包裹種子的彎曲殼斗。裸子植物的種子僅有一層珠被,而被子植物的種子則具有兩層珠被,這被認為是被子植物區別于裸子植物最重要的特征之一。

  基于已發表的種子植物形態數據矩陣和本次研究的新認識,研究團隊重新構建了一個包括31個分類群和83個性狀的形態數據矩陣,通過不同方法的譜系發育分析均顯示,包括盔籽植物、開通植物、舌羊齒植物等在內,具有相似彎曲殼斗的絕滅種子植物是被子植物的近親,并很可能包括了被子植物的直接祖先。

  這一大類絕滅種子植物化石可追溯至晚二疊世,表明被子植物的祖先類群可追溯到中生代以前,早在距今約2.5億年前就已經出現,并非在白堊紀突然出現,比花朵在早白堊世或中白堊世的出現要早很多。

內蒙古早白堊世硅化的盔籽植物解剖結構!≈锌圃耗瞎潘 供圖
內蒙古早白堊世硅化的盔籽植物解剖結構!≈锌圃耗瞎潘 供圖

  助力破解達爾文進化論相悖困惑

  被子植物對人類和地球上的其它生命至關重要,所以其起源和早期演化一直都是演化生物學中最重要的科學問題之一。19世紀的早期古植物學研究發現,被子植物化石在白堊紀地層中突然大量出現,這似乎與認為生物演化是漸進的進化論相悖,達爾文對此感到困惑不解,稱之為“討厭之謎”。

  史恭樂表示,中美團隊最新對被子類植物基干類群的種子著生器官的形態及其同源性研究,對學界認識被子植物冠群的關鍵特征心皮的起源和演化具有非常重要的意義。相關研究進展是中國古植物學對被子植物演化理論認識的重要突破,為理解被子植物白堊紀之前的演化提供了關鍵證據,也部分程度上回答了達爾文的“討厭之謎”。

  在《自然》同期發表“新聞與觀點”文章中,國際同行專家指出,雖然需要更多化石來確定被子植物的起源,但認識這些化石之間的親緣關系,有助于進一步研究種子植物的演化以及被子植物的其他特征是如何出現的,比如心皮和雄蕊。(完)

【編輯:田博群】

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Functional Electronic and Optical Materials

1. Electroluminescent Materials(Perylene):

Product Name:

1,6,7,12-Tetrachloroperylene tetracarboxylic acid dianhydride

CAS #:

156028-26-1

Molecular Formula:

C24H4Cl4O6

Molecular Weight:

530.1

 

Product Name:

1,6,7,12-TETRACHLORO-N-N'-BIS(OCTADECYL)-PERYLENE-3,4,9,10-

TETRACARBOXYLIC ACID DIIMIDE

Synonyms:

1,6,7,12-TETRACHLORO-N-N'-BIS(OCTADECYL)-PERYLENE-3,4,9,10-

TETRACARBOXYLIC ACID DIIMIDE

CAS #:

97097-95-5

Molecular Formula:

C60H84Cl4N6O4

 

Product Name:

N,N'-DITRIDECYLPERYLENE-3,4,9,10-TETRACARBOXYLIC DIIMIDE

CAS #:

95689-92-2

Molecular Formula:

C50H62N2O4

Molecular Weight:

755.04

Melting Point:

≥300 °C

 

Product Name:

1,6,7,12-Tetra-tert-butylphenoxyperylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride

CAS #:

156028-30-7

Molecular Formula:

C64H56O10

Molecular Weight:

985.14

 

Product Name:

Anthra[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']diisoquinoline-1,3,8,10(2H,9H)-tetrone, BASF ROT 300;

KF 856; Lumogen F Red 300; Lumogen Red 300; Lumogen Red F 300;

N,N'-Bis(2,6-diisopropylphenyl)-1,6,7,12-tetraphenoxyperylene-3,4:9,10-

tetracarboxdiimide; Perylene Red; ROT 300

CAS #:

123174-58-3

 

2. Liquid Crystal Intermediates

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Biphenyl compounds
    

 

 

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