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          科大要聞
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          《光明日報》報道王碩教授團隊科研成果

          作者:劉艷杰,劉奕辰,李鯤鵬 審核:陳剛 來源:黨委宣傳部 編輯:劉奕辰   點擊: 日期:2022-02-11

          看,這朵綻放了一億年的花!

          近日,青島科技大學王碩教授團隊在國際知名學術期刊《自然-植物》發表封面論文《一億年前琥珀中發現起源于南非的適火性鼠李科植物》。該研究在國際上首次發現了起源于中生代鼠李科植物具原位花粉的完整花朵化石,為東南亞地區早期有花植物演化與板塊運動關系的研究提供了重要的化石證據,也在一定程度上解答了著名的“達爾文之謎”。

          該研究成果是經青島科技大學王碩教授帶領的研究團隊與中國科學院南京地質古生物研究所、中國科學院昆明植物研究所、遼寧撫順琥珀研究所和福建農林大學等單位,以及英國開放大學、布里斯托大學和南非生物多樣性研究所密切合作,歷經八年時間取得的。

          這是一朵在地球上存活了約1億年的花

          近十年前,王碩和她的先生施超注意到琥珀化石中很常見一種植物標本,并在中科院昆明植物所和北京植物所向分類學前輩請教。后來,研究團隊通過大像素顯微疊加等技術將化石的葉片、毛被和花粉等細微特征放大了上千倍進行觀察,通過給化石“做CT”,無損地獲得了這些花和果實的內部三維結構。研究人員將這些特征逐一與可能的現生植物形態結構進行對比、分析,最終在非洲南部找到了這些琥珀化石植物的現存后裔——鼠李科Phylica(拉丁文,音“菲利卡”,中文石南茶)屬,因其毛絨狀的花頭,常被稱為“毛筆花”。經歷了約一億年的滄海桑田,它們的形態卻與一億年前基本一模一樣,是迄今發現最古老的現存植物,也是罕見的開花植物活化石。

          王碩表示,中生代的植物化石非常稀少,之前學術論文中所報道過的都是一株植物的部分器官,而他們研究所用的21塊琥珀中的24個標本包含了該植物的莖、葉、花(含子房)、果實(含種子)和花粉,并完整復原了該植物從幼年到成熟的生長發育全過程,是迄今為止國際上最完整的植物化石研究。

          琥珀化石是進化生態學研究的“硬證據”

          在世界范圍內,俄羅斯、立陶宛、烏克蘭、墨西哥、黎巴嫩等20多個國家和地區都產琥珀,高大裸子植物的樹脂滴落下來,把周邊動植物包裹進去,經過地質的沉積作用形成琥珀。在已知的琥珀類群中,緬甸琥珀形成于約1億年前。這些琥珀里大概有1%的比例包含有化石、內含物,這1%中又有九成以上是昆蟲,只有不到一成是植物。而王碩所在團隊的主要精力,放在了最少也最難解析的植物化石上。

          和普通化石不同,琥珀化石最大的優勢在于能保留1億年前植物、昆蟲的三維形態,幫助科學家揭開世界最古老的秘密。對王碩而言,切開琥珀原石的過程,就像開盲盒一樣,總覺得下一秒會有驚喜,不知道會與什么生物結緣。

          本研究中的琥珀化石在印度板塊與岡瓦納古陸尚未完全分離前即已形成,隨著岡瓦納古陸的解體和印度板塊的北移,被樹脂包裹的“祖先Phylica”通過印度板塊傳播到緬甸北部,它們的后裔卻一直在南非生存繁衍到現在。這些花朵可以說是“從恐龍繁盛的時代綻放至今”。另外,它們的花朵、葉片、毛被等特征都表現出對頻繁野火的高度適應性,所以,白堊紀時期頻繁發生的野火可能是驅動早期開花植物演化的一個重要原因??梢钥闯?,這些珍貴的琥珀標本作為進化生態學研究的“硬證據”,可以幫助我們推測早期開花植物的進化模式,并為板塊運動學說提供重要化石證據。

          這是一把解答“達爾文之謎”的金鑰匙

          南非與緬甸相距數千萬公里,南非的植物是如何進入產于緬甸的琥珀里面的呢?王碩團隊結合地球板塊漂移歷史發現,現在的緬甸北部產琥珀的這個區域,位于曾經的印度板塊上。也就是說,一億年前這個琥珀剛剛形成的時候,印度板塊和現在的南非所處的非洲板塊還沒有完全分離開,它是岡瓦納古陸的一部分。那個時候,這塊化石植物確實是生存于南非及其周邊區域,直到印度板塊與非洲板塊分離之后,這些植物的后裔仍然在南非一直存活至今。此外,研究團隊發現的化石與現在生存于南非的植物后裔一樣,具有很多適應火災的特征。

          王碩告訴記者,研究發現的這個現存植物,起源實在太古老了(一億年)。要知道160年前,生物學家達爾文曾經質疑一億年前出現過的一些被子植物(后來發現它們都滅絕了),它們到底是如何進化而來的(即著名的“達爾文之謎”),本次研究在一定程度上破解了達爾文的這個謎題。

          王碩教授團隊提出,現存的一些被子植物類群,比如鼠李科的石南茶屬,一億年前就起源了,而且很可能是對一億年前頻繁發生的火災的適應性進化的結果。因此,這項研究一定程度上解答了“達爾文之謎”,這也是此項研究的一個重要意義所在。

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