道虎溝化石表明1.6億年前的穗花杉與銀杏類一樣是活化石

活化石」這一概念最早出現於達爾文1859年所著的《物種起源》一書。「活化石」所反映的形態演化遲滯現象是演化生物學最令人饒有興趣的科學問題之一。

我國現代植物多樣性豐富，其中不乏大量起源古老的科屬和孑遺類群。根據化石記錄，我國的珍稀植物滇桐、珙桐、青錢柳和水杉等最早記錄可追溯至新生代早期；臺灣杉、雪香蘭等可追溯至早白堊世。而紅豆杉是著名的庭園樹種，在世界各地被廣泛栽培，一直備受世人喜愛。

穗花杉屬於松柏綱紅豆杉科植物，目前主要分布在我國長江以南的部分省份和臺灣南部以及越南北部。穗花杉植物需要雨量充足的氣候環境，多生長在山地森林中比較蔭溼的地方、溪邊或山谷中。穗花杉兼具觀賞價值、經濟價值與藥用價值。穗花杉葉四季常綠，掛果之時，紅果如珠，極其美觀，觀賞價值較高。其木材材質細密，可供雕刻、器具農具及細木加工等用，具有較高經濟價值。此外，穗花杉根、樹皮能入藥。穗花杉較高的價值導致其採伐過度，再加之其本身植株數量較少，生長緩慢，其數量在野外已變得越來越少。目前穗花杉已被列為國家一級保護植物，並被世界自然保護聯盟列為嚴重瀕危珍稀物種。

然而這樣一個瀕危珍稀物種其實在地球上至少已經生長了1.6億年了。2020年6月中國科學院南京地質古生物研究所董重博士、史恭樂副研究員、王永棟研究員、美國芝加哥植物園、美國橡樹泉園林基金會和耶魯大學森林與環境學院等中外機構同行合作發現，穗花杉和銀杏一樣，是名副其實的植物「活化石」。其最早化石記錄可追溯至侏羅紀。

化石證據顯示，紅豆杉科演化歷史漫長，其祖先類群在侏羅紀最早期就已經出現，並在侏羅紀和白堊紀可能已具有一定的多樣性。但具研究價值的紅豆杉科化石非常有限，尤其是保存了繁殖器官的化石材料更加缺乏，使得研究者們對紅豆杉科現生屬起源和早期演化的認知較為匱乏。

而本次研究的化石產自內蒙古寧城道虎溝村的道虎溝化石層。化石上清楚保留了植物的枝、葉和種子，科研團隊研究發現，這些形態特徵和現生穗花杉非常相似。研究者對化石中帶種子的枝進行了宏觀和微觀的形態分析，確認可以把它歸到現在穗花杉屬裡，這就說明現在的穗花杉起源時間至少是中晚侏羅世，大概是1.6億年前，這一植物一直保留下來了，而且它的形態是沒有什麼變化的，這個在生物學裡面叫生物的遲滯演化，稱為活化石

研究團隊在我國內蒙古寧城縣道虎溝村的侏羅紀化石層中，共發現了兩枚植物化石。這兩枚化石保存了枝、葉、芽、種子等重要器官。為了辨別化石的真實身份，科研人員充分利用光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線斷層無損掃描成像等儀器，對化石展開了進一步研究。通過對化石的枝、葉、芽、種子等重要結構進行的細緻觀察，並採用比較形態學和系統發育分析方法，對化石的分類位置進行了確定，研究人員發現，化石末級小枝近對生，幾乎展布在同一平面，葉呈線狀披針形，交互對生，葉正面具明顯凸起的中脈，背面中脈、兩條氣孔帶和兩條葉邊緣帶非常明顯；種子著生結構單生於小枝上葉腋，由一個頂生的直立種子和一個短而裸露的種柄構成，種子基部有約5對交互對生的苞片。

化石的這些形態特徵和現代穗花杉非常相似，研究進一步採用13組形態特徵對包括狹義紅豆杉科現生種和化石種、三尖杉屬現生種在內的10個類群進行了系統發育分析，並分別採用了完全基於形態學數據的傳統方法，和以分子系統發育樹為骨架的分子骨架法。分析結果均證實道虎溝村發現的這一侏羅紀植物化石可歸入現代穗花杉屬。

與現代穗花杉植物相比，化石形態特徵與現生穗花杉屬非常相似，除了種柄比現生穗花杉種子的種柄短一些以外，其他包括枝、葉、種子等方面的形態樣貌，與現代穗花杉完全一樣，表明穗花杉這一植物在近1.6億年來形態幾乎未發生變化，顯示了明顯的形態演化遲滯現象。這意味著，與銀杏類似，穗花杉是另外一類延續了至少1.6億年的古老植物，是名副其實的可追溯至侏羅紀的植物「活化石」。

研究者認為該成果對研究演化生物學中的物種演化遲滯有重要科學價值。同時，能夠為1.6億年前古氣候古生態等方面的研究提供重要的生物因子信息。地球在這1.6億年裡多次經歷了溫室期和冰期的環境，尤其是在第四紀冰川浩劫侵襲地球後，使得地球的氣候、環境、生態發生了顛覆性改變，許多陸生植物因此而消失，在第三紀曾分布在歐洲、北美、東亞等高緯度地區的穗花杉也相繼消失。