冉浩
每當(dāng)面對(duì)美麗的鮮花時(shí),你是否會(huì)想,這世界上的第一朵鮮花是在什么時(shí)候開放的呢?它是否也如今天一般亮麗多彩?我國科學(xué)家近期發(fā)現(xiàn)的“南京花”,也許能夠揭開冰山的一角。
為了突破空間的封鎖
讓我們先從植物說起。和動(dòng)物相比,植物面臨一個(gè)重大的問題,那就是它們無法自由移動(dòng)自己的位置。這使得它們面臨一系列的問題,甚至它們自己都有可能成為后代最致命的敵人——那些落在樹蔭或根部的種子,注定要在不幸中萌芽。再比如傳粉問題,它們必須想辦法解決空間的阻隔,與遠(yuǎn)處的同類進(jìn)行遺傳交流。在數(shù)億年的演化過程中,它們一直為此努力。
在真正的花兒出現(xiàn)以前,大約距今約2億多年前的三疊紀(jì),興盛的裸子植物已經(jīng)取代蕨類成為主宰,并進(jìn)化出了球穗花,雖然這還不算真正的花,但它們已經(jīng)開始借助風(fēng)的力量來傳播帶有精子的花粉。風(fēng)力將花粉帶到前所未有的距離,植物邁出了一大步。但風(fēng)也有不足,風(fēng)時(shí)有時(shí)無且方向不定,大量的花粉中途迷失,如果同類植物非常分散,要完成授粉,必須浪費(fèi)極大量的花粉。
這時(shí)候,很可能是一些甲蟲首先看中了營養(yǎng)豐富的花粉。甲蟲在二疊紀(jì)早期就已經(jīng)出現(xiàn),是昆蟲中出現(xiàn)較早的類群。今天,它們?nèi)匀灰?0多萬種的數(shù)量高居昆蟲多樣性的榜首,也是動(dòng)物界中最龐大的類群。在取食花粉的過程中,這些甲蟲的身上也沾滿了花粉,當(dāng)它們從一株植物遷移到另一株植物上的時(shí)候,也將花粉帶到了那里。以昆蟲作為傳粉媒介,比風(fēng)媒傳粉更能在植物密度低的地區(qū)和更廣大的范圍內(nèi)進(jìn)行傳粉,為物種延續(xù)帶來了便利。但是,植物為此承擔(dān)了巨大的痛苦,這些甲蟲還會(huì)大量吞食稚嫩的種子。但植物仍然抓住了這個(gè)難得的機(jī)會(huì),不過,要稍作調(diào)整。
前撥了5000萬年的時(shí)間指針
很可能是為了保護(hù)種子,子房演化成功,真正的被子植物(或者叫有花植物)登上了歷史舞臺(tái),其結(jié)果延續(xù)并鞏固了傳粉合作,植物拿到了掙脫空間限制的鑰匙,在長久的歲月里,為雙方帶來了長達(dá)上億年的共同繁榮。
植物產(chǎn)生了更多的花粉,生出了花冠,產(chǎn)生了香味,準(zhǔn)備了花蜜,向昆蟲們示好。昆蟲們也適時(shí)產(chǎn)生了專業(yè)的傳粉者?;涗涳@示,到了侏羅紀(jì)晚期,除了蛾蝶外,幾乎所有的傳粉昆蟲大類都已經(jīng)出現(xiàn)。然而,問題又來了。如果這些昆蟲都已經(jīng)出現(xiàn),在那個(gè)時(shí)代,鮮花應(yīng)該已經(jīng)盛開,可是,我們卻幾乎沒有在侏羅紀(jì)找到過可靠的化石記錄——可以百分之百確認(rèn)的最早的花化石,來自侏羅紀(jì)之后的下一個(gè)時(shí)代,白堊紀(jì)。這是一個(gè)讓人尷尬的空白。
而就在2018年年末,由中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所科學(xué)家領(lǐng)銜的國際研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的“南京花”,恰巧就彌補(bǔ)了這個(gè)空白。這些花朵盛開的年代距今至少有1.74億年,是目前發(fā)現(xiàn)的最早的花化石,這一發(fā)現(xiàn)將被子植物的起源時(shí)間前推大約5000萬年。而且,這次公布的標(biāo)本量很大,超過了200個(gè)樣本,它們都屬于同一種花。我們幾乎可以想象到一大片花的海洋了。這也足以說明,在侏羅紀(jì)的早期,這個(gè)星球的某些地方,已經(jīng)盛開了鮮花,即使是古老如早期恐龍,也是可以漫步在花的海洋中的。這個(gè)畫風(fēng),將大大改變我們對(duì)侏羅紀(jì)時(shí)代景象的認(rèn)識(shí)。神奇的古花帶來很多猜測
從化石上看,每一朵古花的直徑大約有10毫米,有四五片花瓣。乍看起來,它們還挺像現(xiàn)代花的,甚至有點(diǎn)像梅花,它們也具有相似的結(jié)構(gòu),如花瓣、子房、雌蕊,以及疑似雄蕊的結(jié)構(gòu)。
然而,還是有一些細(xì)節(jié)上的不同,比如古花那像小樹權(quán)一樣突出的雌蕊柱頭。這里是接受花粉的地方。柱頭的分叉結(jié)構(gòu)顯示了它在極力地增大接觸花粉的面積,這也意味著它的受粉效率不及今天那些看起來很簡潔的雌蕊。
究其原因,很可能是昆蟲給它們帶來的花粉質(zhì)量不夠好??纯此遣⒉痪o湊的花瓣,我們大概能從現(xiàn)生的較原始的花上猜到當(dāng)時(shí)的狀況。如木蘭類,它的雌蕊和花瓣的數(shù)量很多,花瓣也分離,花粉也很多,對(duì)傳粉昆蟲的選擇也不苛刻。于是,到訪的昆蟲身上帶滿了各種植物的花粉,大部分花粉都不是花兒所需要的,而粘在柱頭上的無用花粉占據(jù)了寶貴的授粉空間。所以,一個(gè)復(fù)雜的雌蕊柱頭對(duì)古花來講,也許是非常必要的。
不過,之前關(guān)于花的起源和古花形態(tài)的理論預(yù)測,可沒有猜到這樣復(fù)雜的花柱形態(tài)。所以,這種古花的發(fā)現(xiàn)造成的結(jié)果就是,很可能要修改被子植物起源的有關(guān)理論了,這具有非常重大的科研意義。南京花之后的故事
至于這種古花,最終被命名為南京花(Nanjinganthus),“Nanjing”
名字來自它的發(fā)現(xiàn)地——南京市棲霞區(qū),“anthus”在拉丁語中是“花”的意思。
順著這種古老的南京花,我們可以用已經(jīng)擁有的信息,推測一下接下來的故事,希望它能夠比較接近當(dāng)年的真相。
植物開始執(zhí)行它的下一個(gè)計(jì)劃——選擇昆蟲,提高傳粉效率?;ò暧煞蛛x變得愈合,甚至開始對(duì)獲取花蜜報(bào)酬設(shè)置了條件,如一些管狀的花冠,花蜜隱藏在底部,只有那些具有長喙的昆蟲才能獲得。在和昆蟲的相互作用中,花冠的顏色也變得具有了選擇性,它們把昆蟲的性子摸得透透的。如蝶類偏好紅色,而夜間活動(dòng)的蛾子偏好白色,甲蟲則通常不能區(qū)分顏色……特別是蜜蜂,雖然是個(gè)色盲卻能感知紫外線,而白色、黃色和紫色的花能夠反射紫外線……
花兒甚至還為昆蟲采蜜亮起了指示燈,多種花蜜能夠吸收紫外線,發(fā)出熒光,花蜜產(chǎn)生熒光的模式將為昆蟲提供花蜜的存在和數(shù)量的信息,可以減少昆蟲對(duì)已傳粉花(花蜜已采)的訪問,這種機(jī)制提高了昆蟲的覓食效率,也提高了傳粉效率。
為了傳粉,植物作出了更大的讓步,甚至是忍受昆蟲幼蟲的啃食之苦,但也并非代表植物不能靈活應(yīng)對(duì)。必要的時(shí)候,花兒也做好了重新選擇的準(zhǔn)備——盡管有80%的被子植物是蟲媒植物,但是還有少數(shù)原本依靠昆蟲授粉的被子植物,放棄了已有的聯(lián)盟,重新選擇了風(fēng)媒傳粉。
在漫長的歷史中,植物根據(jù)自己的生活環(huán)境和生存狀態(tài),不斷調(diào)整著生存策略,一步步走向成功,南京花的發(fā)現(xiàn),正是其中的一個(gè)注解。在花兒的歷史中,一定還有更多精彩的故事,等待著我們?nèi)ネ诰颉?/p>