利用分割顯微斷層掃描數(shù)據(jù)三維重建的內(nèi)蒙古早白堊世盔籽植物

內(nèi)蒙古早白堊世硅化的盔籽植物解剖結(jié)構(gòu)

內(nèi)蒙古霍林河盆地早白堊世硅化植物化石剖面 
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所：被子植物（有花植物）是植物界最進(jìn)化、種類(lèi)最豐富的古發(fā)供關(guān)植物大類(lèi)群，在現(xiàn)今陸地生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。特異被子植物的埋藏謎提起源和早期演化一直都是演化生物學(xué)中最重要的科學(xué)問(wèn)題之一。而被子植物化石在1億多年前的早白植物白堊紀(jì)地層中突然大量出現(xiàn)，似乎與進(jìn)化論的堊世觀點(diǎn)“生物演化是漸進(jìn)的”相悖，達(dá)爾文對(duì)此感到困惑不解，化石稱(chēng)之為“討厭之謎”。被植 
近日，物起南京古生物所史恭樂(lè)研究員領(lǐng)銜的鍵證據(jù)由中、美兩國(guó)科學(xué)家組成的內(nèi)蒙國(guó)際團(tuán)隊(duì)，在我國(guó)內(nèi)蒙古發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特異埋藏的古發(fā)供關(guān)早白堊世植物化石群，通過(guò)對(duì)其中保存精美的特異硅化植物標(biāo)本的研究并結(jié)合譜系發(fā)育分析，發(fā)現(xiàn)被子植物的埋藏謎提祖先類(lèi)群早在距今約2.5億年前就已經(jīng)出現(xiàn)。相關(guān)研究進(jìn)展于2021年5月26日在英國(guó)《自然》（Nature）雜志在線發(fā)表。早白植物 
分子譜系學(xué)重建的種子植物系統(tǒng)發(fā)育認(rèn)為，現(xiàn)生裸子植物和被子植物是遠(yuǎn)親。所以，回答被子植物起源的問(wèn)題，需要在絕滅化石類(lèi)群中尋找被子植物的近親。
本次在內(nèi)蒙古發(fā)現(xiàn)的硅化植物化石，不僅完整的保存了植物器官的三維形態(tài)，還保存了植物體組織和細(xì)胞的細(xì)節(jié)信息。通過(guò)重建化石植物的三維外觀形態(tài)和內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其中已絕滅的一類(lèi)種子植物——盔籽，具有類(lèi)似被子植物原始類(lèi)群外珠被的結(jié)構(gòu)——包裹種子的彎曲殼斗。裸子植物的種子僅有一層珠被，而被子植物的種子則具有兩層珠被，這被認(rèn)為是被子植物區(qū)別于裸子植物最重要的特征之一。 
基于已發(fā)表的種子植物形態(tài)數(shù)據(jù)矩陣和本次研究的新認(rèn)識(shí)，研究團(tuán)隊(duì)重新構(gòu)建了一個(gè)包括31個(gè)分類(lèi)群和83個(gè)性狀的形態(tài)數(shù)據(jù)矩陣，通過(guò)不同方法的譜系發(fā)育分析均顯示，包括盔籽植物、開(kāi)通植物等在內(nèi)的，具有相似彎曲殼斗的絕滅種子植物是被子植物的近親，并很可能包括了被子植物的直接祖先。這一大類(lèi)絕滅種子植物的化石可追溯至晚二疊世，表明被子植物的祖先類(lèi)群早在距今約2.5億年前就已經(jīng)出現(xiàn)，并不是在白堊紀(jì)突然出現(xiàn)的。 
相關(guān)研究是中國(guó)古植物學(xué)對(duì)被子植物演化理論認(rèn)識(shí)的重要突破，為理解被子植物白堊紀(jì)之前的演化提供了關(guān)鍵證據(jù)，部分程度上回答了達(dá)爾文的“討厭之謎”。 
研究得到了中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（B類(lèi)）、國(guó)家自然科學(xué)基金和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。
相關(guān)論文信息：Gongle Shi, Fabiany Herrera, Patrick S. Herendeen, Elizabeth G. Clark, Peter R. Crane. (2021) Mesozoic cupules and the origin of the angiosperm second integument. NATURE. https://dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03598-w.
相關(guān)報(bào)道：1.26億年前化石揭秘花朵起源之謎 助解達(dá)爾文進(jìn)化論相悖困惑
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中新網(wǎng)北京5月27日電（記者 孫自法）：“春天來(lái)了，百花盛開(kāi)”，這樣的景象眾所周知；“花園里的花朵真鮮艷”，這句兒歌也是耳熟能詳。不過(guò)，花朵如何演化起源？一般人都無(wú)法回答，這也是古生物學(xué)界長(zhǎng)期致力于解決的一大難題。
來(lái)自中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所(中科院南古所)的消息說(shuō)，該所史恭樂(lè)研究員領(lǐng)銜的中美國(guó)際團(tuán)隊(duì)最新在花朵起源研究方面取得重大突破，他們通過(guò)對(duì)在中國(guó)內(nèi)蒙古東部發(fā)現(xiàn)的1.26億年前硅化植物群化石，以及英國(guó)侏羅紀(jì)和南極三疊紀(jì)相關(guān)植物化石進(jìn)行研究，結(jié)果表明，有花植物(也稱(chēng)被子植物)的祖先類(lèi)群早在距今2.5億–2.6億年就已經(jīng)分化出現(xiàn)。
這一古生物研究領(lǐng)域重要研究成果論文，北京時(shí)間5月26日深夜由國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。達(dá)爾文感到困惑不解的有花植物進(jìn)化論相悖之謎，也由此獲得一定程度破解。
花朵演化之謎是世界級(jí)科學(xué)難題
中科院南古所科普稱(chēng)，被子植物是植物界最進(jìn)化、種類(lèi)最豐富(約有30萬(wàn)種)、生態(tài)習(xí)性最復(fù)雜的植物大類(lèi)群。它們?cè)诂F(xiàn)今絕大多數(shù)陸地生態(tài)系統(tǒng)中都占據(jù)主導(dǎo)地位，是人類(lèi)賴(lài)以生存的地球生態(tài)環(huán)境中最重要的組成部分，并與人類(lèi)的衣食住行密切相關(guān)。
花朵是被子植物區(qū)別于其他植物大類(lèi)群最重要的特征，也是被子植物之所以成為陸地生態(tài)系統(tǒng)主導(dǎo)類(lèi)群的最重要的優(yōu)勢(shì)特征。花朵的起源和演化是認(rèn)識(shí)和理解被子植物起源，及其與其他種子植物大類(lèi)群譜系發(fā)育關(guān)系的關(guān)鍵，其演化之謎也被學(xué)界列為世界級(jí)科學(xué)難題之一。
被子植物有兩個(gè)特征：一是心皮，心皮是包裹了一個(gè)或多個(gè)胚珠的雌性生殖器官；另一個(gè)為包裹著胚珠杯狀結(jié)構(gòu)殼斗的一個(gè)外組織層，它是被子植物不同于其他種子植物的特征。研究清楚這些特征最早如何出現(xiàn)，是明確被子植物起源的一個(gè)關(guān)鍵要素。
分子譜系學(xué)重建的種子植物系統(tǒng)發(fā)育認(rèn)為，現(xiàn)生裸子植物和被子植物是遠(yuǎn)親，所以，回答被子植物起源的問(wèn)題，需要在絕滅化石類(lèi)群中尋找被子植物的近親。但長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家并未找到可靠的早期被子植物祖先化石證據(jù)。
祖先類(lèi)群約2.5億年前就已經(jīng)出現(xiàn)
2017年夏季，史恭樂(lè)領(lǐng)銜的中美科研團(tuán)隊(duì)在內(nèi)蒙古霍林河盆地發(fā)現(xiàn)一個(gè)特異埋藏的早白堊世硅化植物群(距今約1.26億年)。該硅化植物化石不僅完整保存植物器官的三維形態(tài)，還保存植物體組織和細(xì)胞的細(xì)節(jié)信息，是古植物學(xué)研究的理想材料。
史恭樂(lè)介紹說(shuō)，科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)重建化石植物的三維外觀形態(tài)和內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其中已絕滅的一類(lèi)種子植物——盔籽，具有類(lèi)似被子植物原始類(lèi)群外珠被的結(jié)構(gòu)——包裹種子的彎曲殼斗。裸子植物的種子僅有一層珠被，而被子植物的種子則具有兩層珠被，這被認(rèn)為是被子植物區(qū)別于裸子植物最重要的特征之一。
基于已發(fā)表的種子植物形態(tài)數(shù)據(jù)矩陣和本次研究的新認(rèn)識(shí)，研究團(tuán)隊(duì)重新構(gòu)建了一個(gè)包括31個(gè)分類(lèi)群和83個(gè)性狀的形態(tài)數(shù)據(jù)矩陣，通過(guò)不同方法的譜系發(fā)育分析均顯示，包括盔籽植物、開(kāi)通植物、舌羊齒植物等在內(nèi)，具有相似彎曲殼斗的絕滅種子植物是被子植物的近親，并很可能包括了被子植物的直接祖先。
這一大類(lèi)絕滅種子植物化石可追溯至晚二疊世，表明被子植物的祖先類(lèi)群可追溯到中生代以前，早在距今約2.5億年前就已經(jīng)出現(xiàn)，并非在白堊紀(jì)突然出現(xiàn)，比花朵在早白堊世或中白堊世的出現(xiàn)要早很多。
助力破解達(dá)爾文進(jìn)化論相悖困惑
被子植物對(duì)人類(lèi)和地球上的其它生命至關(guān)重要，所以其起源和早期演化一直都是演化生物學(xué)中最重要的科學(xué)問(wèn)題之一。19世紀(jì)的早期古植物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，被子植物化石在白堊紀(jì)地層中突然大量出現(xiàn)，這似乎與認(rèn)為生物演化是漸進(jìn)的進(jìn)化論相悖，達(dá)爾文對(duì)此感到困惑不解，稱(chēng)之為“討厭之謎”。
史恭樂(lè)表示，中美團(tuán)隊(duì)最新對(duì)被子類(lèi)植物基干類(lèi)群的種子著生器官的形態(tài)及其同源性研究，對(duì)學(xué)界認(rèn)識(shí)被子植物冠群的關(guān)鍵特征心皮的起源和演化具有非常重要的意義。相關(guān)研究進(jìn)展是中國(guó)古植物學(xué)對(duì)被子植物演化理論認(rèn)識(shí)的重要突破，為理解被子植物白堊紀(jì)之前的演化提供了關(guān)鍵證據(jù)，也部分程度上回答了達(dá)爾文的“討厭之謎”。
在《自然》同期發(fā)表“新聞與觀點(diǎn)”文章中，國(guó)際同行專(zhuān)家指出，雖然需要更多化石來(lái)確定被子植物的起源，但認(rèn)識(shí)這些化石之間的親緣關(guān)系，有助于進(jìn)一步研究種子植物的演化以及被子植物的其他特征是如何出現(xiàn)的，比如心皮和雄蕊。