花朵在地球上存在多久了?1.23億年前的花粉粒揭開驚人真相
對於非植物學家來說,開花植物(被子植物)幾乎已經成為植物的代名詞。雖然針葉樹仍在極北地區的森林中佔據主導地位,並孕育出地球上最高的樹種,但其他不開花的植物如苔蘚和蕨類,只能卑微地生活在被子植物的陰影之下。
然而,在植物登陸陸地後長達四分之三的時間裡,地球上根本不存在開花植物。花粉的出現徹底改變了一切,它為植物開拓新領地提供了更多可能性。但即使是如此重要的演化突破,也需要數百萬年時間才能廣泛傳播,直到被子植物在化石記錄中變得顯著。
科學家在葡萄牙沿海沉積物中發現了僅0.02毫米寬的花粉粒,其中最古老的來自1.23億年前。這些花粉粒之所以能被發現,是因為它們在特定光線下會發出螢光。當研究人員用共聚焦雷射掃描顯微鏡觀察沉積物時,在相距27公里的樣本中都發現了這些微小顆粒。
進一步分析顯示,每顆花粉粒外壁都有三條細小溝槽,這是現今70%以上被子植物所擁有的三溝型花粉特徵。研究人員推測這些花粉可能掉入河中,被沖刷到下游並最終流入大海。透過對同地層埋藏貝殼進行鍶同位素分析(一種異常精確的化石定年方法),確定了這些花粉的年代。
此前發現最古老的花粉粒是在1990年於懷特島出土,估計有1.204億年歷史。除了比葡萄牙發現的更小外,這些花粉粒與新發現極為相似。還有其他難以準確定年但可能同樣古老的花粉粒被發現。
雖然尚無法確定葡萄牙是否就是被子植物的發源地,或者它們是否起源於更早的其他地方,但這項發現確實證明第一批花朵需要經過某些演化升級才能取得最終的主導地位。
「開花植物的出現大幅改變了生物多樣性,」萊布尼茲漢諾威大學的Ulrich Heimhofer教授表示。波恩大學的Julia Gravendyck博士則指出:「但這種演化究竟始於何時何地,一直是個謎團,達爾文甚至稱之為『可惡的謎題』。」
達爾文之所以認為這個謎題如此可惡,是因為在化石記錄中,花朵似乎是在極短時間內從無到有地爆發。然而,那些記錄從缺席到主宰的巖層其實跨越了數百萬年,這是達爾文當時無法得知的。
我們對引發這場世界性變革的植物種類知之甚少,儘管它們肯定始於微小形態。產生這些花粉粒的植物是真雙子葉植物,發芽時具有兩片子葉。
葡萄牙在白堊紀早期與現在一樣位於中緯度地區,因此這項發現對「被子植物首先出現在熱帶」的假說提出了質疑,儘管作者表示這種說法「仍然有其合理性」。
這項研究已發表於《美國國家科學院院刊》。