研究发现植物不是逐渐进化的 它们在发作中进化出了庞大性

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斯坦福大学向导的一项研究显示,陆地植物不是在数亿年中逐渐进化,而是在相隔2.5亿年的两次戏剧性的发作中履历了重大的多样化。第一次发生在植物历史的早期,引起了种子的生长,第二次发生在着花植物的多样化时代。

这项研究使用了一种新颖而简朴的权衡尺度,凭证植物生殖结构中基本部门的排列和数目对植物的庞大性举行分类。虽然科学家们耐久以来一直以为植物随着种子和花朵的泛起而变得加倍庞大,但2021年9月17日揭晓在《科学》杂志上的新发现为这些转变的时间和水平提供了深入领会。

"最令人惊讶的是这种阻滞不前的情形,在种子最初的进化之后,庞大性泛起了高原,然后在着花植物最先多样化时发生了周全的转变,"研究的主要作者、斯坦福大学地球、能源与环境科学学院(Stanford Earth)地质科学助理教授安德鲁-莱斯利说。"所有这些植物的生殖结构看起来都纷歧样,然则在谁人阻滞期,它们都有约莫相同数目的部件。"

一个不寻常的对照

花卉比其他每一类植物都加倍多样化,发生的颜色、气息和形状滋养着动物,使人们的感官愉悦。它们也很庞大:花瓣、花药和雌蕊以正确的排列方式交织在一起,引诱授粉者,诱使它们将花粉从一朵花流传到另一朵花。

这种庞大性使科学家难以将有花植物与生殖系统较简朴的植物,如蕨类或一些针叶植物举行对照。因此,植物学家耐久以来一直专注于科组内的特征,通常将不着花植物的进化与其更庞大的着花支属离开研究。

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莱斯利和他的相助者通过设计一个系统来战胜这些差异,该系统仅凭证考察对生殖结构中差异种类的部件数目举行分类。每个物种都凭证它有若干种部件以及这些部件的群集水平来评分。他们对约莫4.2亿年前到现在的1300个陆地植物物种举行了分类。

"这在形式和功效方面讲述了一个关于植物生殖进化的相当简朴的故事。植物的功效越多,越详细,它们的部件就越多,"莱斯利说。"这是一种思索涵盖整个植物历史的大尺度转变的有用方式。"

从灌木到着花

当陆地植物在约莫4.2亿至3.6亿年前的泥盆纪早期首次泛起多样化时,地球是一个没有树木或陆生脊椎动物的温暖天下。像蝎子和螨虫这样的蛛形纲动物在矮小、斑驳的植物中游荡,最高的陆地生物是一种20英尺高的真菌,相当于现在的乔木树干。泥盆纪之后,动物界发生了伟大的转变。陆地震物进化为具有大的身体尺寸和,食量也更大,昆虫多样化,恐龙泛起--但植物直到生长出花朵才看到生殖庞大性的重大转变。

"昆虫授粉和动物散播种子可能早在3亿年前就已经泛起了,然则直到最近1亿年,这些与授粉者真正错综庞大的互动才推动了着花植物的这种超高庞大性,"莱斯利说。"有这么长的一段时间,植物可以以现在着花植物的方式与昆虫互动,但它们没有到达同样的庞洪水平。"

在白垩纪晚期,约莫1亿至6600万年前,地球更靠近于我们今天所知的星球--有点像没有着花树木和灌木的优胜美地国家公园。莱斯利说,第二次庞大性的发作比第一次更有戏剧性,强调了着花植物的怪异征质。谁人时期发生了像西番莲这样的植物,它可以有20种差其余部门,比非着花植物中发现的数目多一倍。

研究职员对472个活体物种举行了分类,其中一部门是莱斯利在斯坦福大学校园内和周围举行的,方式是简朴地将当地的植物拉开并盘算其生殖器官。该剖析包罗维牵制陆地植物--除了苔藓和一些缺乏传导水和矿物质的支持性组织的早期植物之外的所有植物。

"我们在这篇论文中论证的一件事是,这种分类仅仅反映了它们的功效多样性,"莱斯利说。"他们基本上分工相助,以便更有用地做他们需要做的事情。"

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