千尋萬找始出來,千錘萬鑿始見真。中國科學(xué)家終于在遼西找到了地球上最早的典型的花。3月16日,國家蘭科中心劉仲健教授和中科院南京地質(zhì)古生物研究所王鑫研究員共同研究、于英國出版的《歷史生物學(xué)--國際古生物學(xué)雜志》在線發(fā)表了題為“中國侏羅紀(jì)的完全花”的論文(該雜志刊發(fā)流程為學(xué)界專家盲審、過審后方予發(fā)表)。文中報(bào)道了在我國遼西發(fā)現(xiàn)的典型的花的化石--潘氏真花,這一發(fā)現(xiàn)打破了“被子植物不會早于白堊紀(jì)”的魔咒,促使人們不得不重新審視此前人們信以為真的植物學(xué)理論的合理性。
插隊(duì)地質(zhì)工程師的發(fā)現(xiàn)
上世紀(jì)70年代,遼寧煤田地質(zhì)局的地質(zhì)工程師潘廣被從沈陽遣送到遼西的錦西縣新臺門公社 (現(xiàn)屬葫蘆島市連山區(qū))插隊(duì)落戶。此間他利用節(jié)假日和上街趕集之機(jī),到處尋找化石,然后把化石標(biāo)本提供給古生物學(xué)家研究。
他在新臺門一帶的湖相沉積地層中,發(fā)現(xiàn)了10多件蠑螈化石,有的交中科院科學(xué)家研究命名為鐘健遼西螈。重要的是,他經(jīng)過多年的苦心經(jīng)營還在這一帶發(fā)現(xiàn)了大量的植物化石。 2013年6月,他把幾件在三角城村附近發(fā)現(xiàn)的植物化石,交給中科院南京地質(zhì)古生物研究所王鑫研究員研究。
經(jīng)過一年多的仔細(xì)研究和國外同行的評審,最終認(rèn)定這是一件侏羅紀(jì)的典型的被子植物花朵的化石,將其命名為潘氏真花。
世界上最早的侏羅紀(jì)被子植物
此前報(bào)道的出產(chǎn)于中國和德國侏羅系的施氏果雖然也是被子植物,但是其中沒有發(fā)現(xiàn)人們熟知的典型的被子植物花朵。在此以前最早的具有典型花結(jié)構(gòu)的花朵化石是產(chǎn)自遼西1.25億年前義縣組的迪拉麗花。潘氏真花是首個(gè)具有真正意義上的花的侏羅紀(jì)的被子植物。
和此前報(bào)道過的早期被子植物不同,潘氏真花具有典型的被子植物花朵的所有組成部分,或者說潘氏真花的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)生花朵的結(jié)構(gòu)難于區(qū)分,包括花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊。潘氏真花的花萼和花瓣在大小和形態(tài)上有顯著不同,而且花瓣很可能是肉質(zhì)的。潘氏真花的花藥和典型的被子植物無法區(qū)分,都具有四個(gè)藥室而且成熟時(shí)藥室兩兩融合。潘氏真花的雌蕊包括非常顯眼的花柱和單室半下位的子房。它的花柱很長,上面具有大量纖毛,這些纖毛很可能具有收集花粉的功能。子房包裹著多枚著生于子房壁僅有單層珠被的胚珠。雖然潘氏真花不大,只有12毫米見方,但是胚珠被包裹這一個(gè)特征足以確定了它的被子植物屬性。
上述這些特征使得潘氏真花成為迄今為止世界上最早的無可爭議的侏羅紀(jì)的被子植物花朵,所以屬名定為真花。
大大延伸了花朵的歷史
潘氏真花的侏羅紀(jì)時(shí)代打破了典型花朵的時(shí)代紀(jì)錄,也為相關(guān)理論的發(fā)展提供了可靠的化石證據(jù)。潘氏真花1.62億年的年齡大大地延伸了花朵的歷史。
按照植物演化理論,早期的被子植物不應(yīng)該有典型的完全花,其花萼和花瓣也不應(yīng)該有明顯的分化。如果這個(gè)理論是正確的話,那么潘氏真花在侏羅紀(jì)的出現(xiàn)意味著被子植物的歷史應(yīng)當(dāng)更加悠久。這個(gè)結(jié)論與國際上最近報(bào)道的三疊紀(jì)中和被子植物無法區(qū)分的花粉不謀而合。
值得注意的是,潘氏真花和所有的植物演化理論所期望的原始被子植物都不相同。實(shí)際上,幾乎沒有哪個(gè)植物學(xué)理論曾經(jīng)成功預(yù)言過某種早期被子植物的形態(tài)特征。這種理論和現(xiàn)實(shí)的脫節(jié)看起來似乎是對現(xiàn)有理論不利,但是對植物科學(xué)的下一步發(fā)展具有重要意義。很顯然,植物學(xué)家現(xiàn)在面臨兩個(gè)選擇,要么重起爐灶建立新的理論,要么對既有的理論進(jìn)行調(diào)整,以便維持其合理性。潘氏真花的種名贈(zèng)與潘廣先生,以紀(jì)念他對中國古植物事業(yè)的熱忱和貢獻(xiàn)。
背景資料 被子植物
被子植物也叫開花植物,是指種子外有包被保護(hù)的一大類植物,如高粱、谷子、大豆、棉花等農(nóng)作物和桃、李、梨、蘋果等樹木都是被子植物。
被子植物是當(dāng)今世界上最繁盛和最龐大的植物類群,有300-400多個(gè)科,約25萬種。被子植物的興起被稱為植物發(fā)展史上,甚至是地球生物圈發(fā)展史上最重要的飛躍。被子植物為人類的起源和發(fā)展提供了必不可少的條件和資源。我們生存的最重要的方面 “衣”和“食”主要來源于被子植物??梢哉f沒有被子植物,人類的生存是不可想象的。但被子植物是什么時(shí)候起源的?是從哪里起源的?是起源于哪一種植物?對于人類來說仍然是未解之謎。
此前國際上主流的學(xué)派認(rèn)為在白堊紀(jì)以前沒有被子植物。被子植物從起源到輻射都是白堊紀(jì)發(fā)生的事情。而被子植物化石突然出現(xiàn)在白堊紀(jì),但卻一直找不到它們的祖先類群而令人困惑不解。被達(dá)爾文稱為“令人討厭之謎”.
百余年來,全世界的古植物學(xué)家一直為解開這個(gè)“討厭之謎”苦苦尋覓,希望找到更早的被子植物化石。雖然此前有不少關(guān)于侏羅紀(jì)被子植物的報(bào)道,但發(fā)現(xiàn)的化石都缺乏典型的、現(xiàn)生被子植物中常見到的花朵,因而未引起學(xué)術(shù)界的廣泛重視。