枝「濃縮」成花？花朵起源添新證

2020-10-23 中國科學報

作者 |崔雪芹

花朵的起源長期以來是植物學界的難解之謎。

近日，《古昆蟲學》刊發了來自中國、西班牙古生物學者的一項研究結果。

研究者在2000萬年前~1500萬年前的琥珀化石中發現了一種奇特的花。

「長久以來，人們一直想搞清楚花是怎麼來的。不久的將來，我們也許能徹底解開花的演化之謎。丁氏花的發現為我們提供了一條非常重要的線索，它的形態說明，花很可能就是縱向壓縮的枝。」 中科院南京地質古生物研究所研究員王鑫告訴《中國科學報》。

此次研究涉及的琥珀化石產自中美洲多米尼加。

「之所以叫它丁氏花，是我向就讀北京大學時時任老校長丁石孫致敬。」 王鑫表示。

復原的丁氏花的斜側觀、頂面觀、縱剖面、底面觀 王鑫供圖

弄清花的演化 跨越形態學鴻溝

1.74億年前，地球就有了美麗的南京花。

1.25億年前，朝陽序、古果、中華果、麗花、遼寧果、白氏果等眾多被子植物出現在我國遼西地區。

但是其中很多（例如朝陽序、古果、中華果）不似現代意義上的花：要麼只有雌性結構，要麼雌雄兩性器官相距甚遠，受人喜愛的靚麗花瓣也無影無蹤。

與一般花朵的花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊幾乎從同一點上生長出來不同，丁氏花似乎經過 「縱向拉伸」，花朵中的各個器官，上下依次生長在一個花枝上。

「這些化石為人們了解被子植物的演化歷史提供了重要證據，但是它們距離人們想像中的花朵相去甚遠，二者之間還有很大的形態學鴻溝要填補。填補這個鴻溝一段時間以來成了植物學家的重要任務之一，因為這將使植物學更加合理、可信。」王鑫表示。

其實關於如何跨越這個形態學鴻溝，植物學家幾百年前就有猜想。

早在林奈時代，人們就猜想到花朵是一個縱向壓縮的枝，通過花軸的縮短，花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊這些常見的花器官被「濃縮」、聚集到有限的空間裡，才會有我們日常生活中看到的花朵。

早期被子植物，例如古果，多個雌性單位是沿一個枝依次排布的，不似常見的典型的花。

典型的花各個器官擠成一團，之間的間距很小或者沒有。

這次發現的丁氏花具有花的形態（包括花被、典型的雄蕊和雌蕊），但是花的各個器官之間有明顯的間距。

所以它是介於早期非典型的花和現代意義上的花之間的過渡類型。

丁氏花化石很小，只有3~4毫米，立體保存於多米尼加中新世地層出產的琥珀中。

保存狀態的良好和現代先進微CT技術的應用使得研究者可以清晰觀察到花朵的主要特徵：連接到花軸上的苞片、花被、雄蕊和雌蕊四輪器官。

丁氏花具有五枚邊緣相扣的花被片，十枚向內彎曲的雄蕊，中央是帶有彎曲花柱的雌蕊。

每枚雄蕊有一個很長的花絲，其頂上有一個包含四個藥室的花葯。

這種花屬於比較常見的真雙子葉植物。

「丁氏花的發現對於人們認清花的本質及其演化歷程、重新理解早先發現的早期被子植物生殖器官、指明未來研究努力的方向都具有重要意義和科學價值。」王鑫說。

來之不易的琥珀標本

丁氏花的標本永久保存於撫順琥珀研究所。

關於丁氏花的發現，撫順琥珀研究所所長範勇還給《中國科學報》記者講述了一個故事。

2011年春天，一位多米尼加的琥珀經銷商來到撫順琥珀研究所，計劃銷售一批多米尼加琥珀標本給研究所做科學研究用。

談完交易，經銷商向範勇展示了大約十多公斤多米尼加琥珀標本，但聲明這些琥珀標本是深圳的客戶訂好的貨，只可欣賞，不能銷售。

標本數量很多，範勇熬夜查看。

這一看，範勇從中發現有蠍子、螳螂、獵蝽等許多珍貴標本，更令人驚奇的是，範勇還從中發現了更加稀少的花朵標本。

其中就包括之後命名的丁氏花化石。

範勇反覆向經銷商要求，想購買這些珍貴標本。

但經銷商非常講信譽，堅持這些標本不能出售。

帶著遺憾，範勇親自駕車將經銷商送到了機場，經銷商飛往深圳去向客戶交貨。

在返回途中，範勇想，這些珍貴標本是琥珀科研難得的寶貴證據，他調轉車頭，返回機場。

經銷商乘坐的班機已經飛走了，範勇急匆匆買了下一航班的機票，追趕到深圳。

範勇趕到時，經銷商和客戶雙方在機場已經交了貨。

多米尼加經銷商深受感動，講情動員客戶將範勇選中的幾件琥珀標本賣給範勇。

雖然這些琥珀價格不菲，但範勇最終如願以償，成功擁有了這些標本。

2013年，王鑫來到撫順琥珀研究所，在眾多標本中發現了丁氏花的標本。

論文刊發歷時七年

研究一枚化石，並得出最終結論，一般需要三四年的時間。

但現在離丁氏花的發現，已經過去了7年。

其間合作研究、實驗，直至學術成果刊發，經歷了很多「波折」。

7年中，王鑫等研究人員在多個國內外不同的學術雜誌嘗試過發表研究，但是都功敗垂成，直到今年才得以發表。

實際上，丁氏花比起之前研究過的早期被子植物化石，是個頗為年輕的化石。

丁氏花的獨特形態在早期被子植物化石和現代意義上的花之間首次架起了一座橋梁，使前者更加和諧地融入到了被子植物大家庭，也為闡明後者的來源作出了貢獻。

相關論文信息：

https://doi.org/10.11646/palaeoentomology.3.4.15

《中國科學報》 (2020-10-19 第4版 綜合)

編輯 | 趙路

排版 | 郭剛

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