登上《自然》杂志！南京专家发现开花植物的“祖先”，距今2.5亿年

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现代快报讯（记者 阿里亚 / 文 顾炜 / 摄）被子植物因有美丽的花朵又称开花植物，它的出现使得大地变得绚丽多彩、生气盎然。被子植物起源于何时？一直以来因缺少化石证据，无法解答。近日，中科院南京地质古生物研究所研究员史恭乐领衔的中、美科学家团队，在我国内蒙古发现了一类罕见的古植物化石。这些化石揭示了被子植物的 " 祖先 " 早在距今约 2.5 亿年前就已经出现，相关研究成果于 5 月 26 日在线发表于英国《自然》杂志上。


△中科院南京地质古生物研究所研究员史恭乐
全世界罕见的化石，竟藏在煤矿中
在南古所，现代快报记者看到了这些化石。自然界的花是五颜六色的，而眼前的化石却是黑乎乎的，看着像木炭。


△史恭乐（左）和章志刚（右），拍摄于 2015 年内蒙古霍林郭勒
史恭乐把发现化石的过程归功于自己的幸运。"2015 年夏天，我和‘知名化石猎人’章志刚第一次到内蒙古的霍林郭勒盆地。" 对研究古植物的史恭乐来说，这个地方并不陌生。该盆地是重要的含煤盆地之一，也是古植物化石的经典产地，曾发现过不少大型植物化石。
史恭乐他们要找的化石藏在煤矿里，进入需要提供证件。可是史恭乐从南京出发时太过匆忙，既没带证件也没带介绍信。怎么办？两个人偷偷地溜了进去，可是很快又被赶了出来。


△在内蒙古发现的古植物化石
" 哎，你们两个人是不是搞地质的？我们这儿有一种石头，不知道它是什么，你们能不能帮忙看看？" 临到被赶出来时，煤矿经理突然拿着一块奇形怪状的石头跟他们搭话。


△燧石
这一看不得了 " 我们只知道煤矿里有燧石，但我们不知道它的年龄，更不知道它来自哪里。" 章志刚阅 " 化石 " 无数，他一眼就看出来这块燧石是移位化石，也就是说其实它的 " 家 " 在别处。
2017 年，史恭乐又一次组织野外勘察。这一次，他们找到了产燧石的剖面。" 煤矿里的工人们知道这块燧石是从哪里采的，便带我们去了现场。" 到了现场，史恭乐又一次感叹自己的好运气。" 煤矿一般从上往下挖，这些燧石的剖面在最底部。在我们去的半年前，工人们刚好就把这一层剖面给挖出来了。" 该地层距今约 1.26 亿年，史恭乐他们前前后后在这个地层中挖到了 5 吨燧石。


△南古所被子植物新化石研究成果展示
CT 扫描，发现它们是开花植物先祖
一块块黑乎乎的石头，究竟怎么看出来它们是被子植物的 " 祖先 " 呢？" 燧石虽然‘长得丑’，但它保存了很多宝贵的信息。" 史恭乐说，他们发现的这些古植物化石不仅完整地保存了植物器官的三维形态，还保存了植物体组织和细胞的细节信息。


△运用传统的醋酸纤维膜撕片技术，重建了化石植物的三维外观形态
研究人员把这些化石切成小块，他们还把醋酸纤维等材料覆在化石表面，制成了数千个透明薄膜。利用这些薄膜和 CT 扫描技术，研究人员重建了化石植物的 " 外观 " 和 " 内里 "。
" 化石中我们发现了已灭绝的一类种子植物——盔籽，它长得比较奇怪，种子被一个弯曲的壳斗包裹着。" 史恭乐告诉现代快报记者，具有相似弯曲壳斗的已灭绝种子植物是被子植物的近亲，并很可能包括了被子植物的直接祖先。


△醋酸纤维膜撕片技术
为了进一步验证，研究团队还运用显微断层扫描技术重新研究了产自英国和南极的古植物化石。研究结果显示，它们和盔籽植物一样，包裹种子的弯曲壳斗本质上是同一类结构。基于已发表的种子植物形态数据矩阵，研究团队重新构建了一个包括 31 个分类群和 83 个性状的形态数据矩阵。
" 具有弯曲壳斗的中生代绝灭种子植物是被子植物的近亲，很可能被子植物的祖先类群就隐藏在这些类群里。" 史恭乐说，盔籽植物最早的化石记录可追溯至距今约 2.5 亿年。这也表明，被子植物的 " 祖先 " 早在距今约 2.5 亿年前就已经出现。


意义重大，证明被子植物不是突然大量出现
被子植物又称绿色开花植物，目前地球上已知的被子植物约有 30 万种，占据了世界上植物界的大部分。被子植物的用途很广，人类的大部分食物都来源于被子植物，如谷类、豆类、薯类、瓜果和蔬菜等。此外，我们生活中常用的棉和麻、建筑所用的木材等，绝大部分也都直接或间接来自于被子植物。
那么，被子植物起源于何时？早在 19 世纪，古植物学家发现，被子植物在约 1.3 亿年前突然大量出现，这似乎与进化论的观点 " 生物演化是渐进的 " 相悖，达尔文对此感到困惑不解，称之为 " 讨厌之谜 "。


" 因为关键化石缺失等原因，被子植物的起源问题一直没有得到解决。我们在内蒙古发现的这些化石表明，其实在 1.3 亿年前就存在着大量被子植物的祖先类群。虽然它们不是真正的被子植物，但它们已经具备了被子植物的一部分特征。" 史恭乐指出，这些与被子植物有近缘关系的化石植物证明了被子植物并非 " 突然出现 "。
现代快报记者注意到，英国《自然》杂志发表评论称，这项研究是中国古植物学对被子植物演化理论认识的重要突破，为理解被子植物白垩纪之前的演化提供了关键证据，部分程度上回答了达尔文的 " 讨厌之谜 "。
（部分图片由中科院南京地质古生物研究所提供）