​“解救”达尔文
作者 大科技
发表于 2023年6月

春天,万物复苏的信号一发出,树枝上就冒出了新芽,含苞待放的花蕾挂满枝头,时机一到,各种各样的花就迎来了大爆发。五颜六色的花朵让大自然褪去了单调的色彩,让世界变得生机盎然。然而,一百多年前,英国生物学家查尔斯·达尔文看到这样的情景时,却心生气愤——这些花是从哪儿来的?

当然,达尔文不是对花粉过敏,也不是讨厌花,而是他的进化论似乎受到了花的挑战。根据当时所知的化石记录,自大约1亿年前(白垩纪中期)起,被子植物似乎经历了突然的起源和爆炸式的多样化。到了白垩纪晚期,它们已经遍布大陆,并且形状和大小变得千差万别,呈现了丰富的多样性。而达尔文的进化论认为,物种的进化在自然选择的驱动下缓慢进行。那么,被子植物的花朵真的是在很短的时间内出现并多样化的吗?它们是怎么做到的?

达尔文被困在了关于花的这些问题中,最终也没有找到答案。一百多年来,这些问题同样困扰着其他生物学家。如今,各种新的研究成果似乎找到了解答这些问题的答案,有望将达尔文从花之困惑中“解救”出来。

开花植物的DNA倍增

从达尔文掌握的植物化石来看,没有证据显示被子植物是从哪种植物进化来的,也没有证据显示它们的进化过程,它们就好像走在了进化的快车道上,并以极快的速度完成了进化。一百多年来,随着更多被子植物化石被发现,可以证明被子植物并不是突然出现,不过它们的进化速度确实比较快。

在太平洋小岛新喀里多尼亚,生长着一种被称为无油樟的植物。科学家们认为,无油樟是被子植物进化中最早期分支之一的幸存者,而这个分支可以追溯到所有开花植物的最后一个共同祖先。通过对无油樟的研究,我们或许可以了解所有开花植物的最后一个共同祖先的信息。

2013年,科学家对无油樟基因组的研究结果显示,第一批被子植物大约出现于2亿年前,这比达尔文时代所认为的被子植物最早的出现时间早了大约1亿年。而科学家认为,第一批被子植物可能是从某种蕨类植物进化而来的。

那么,蕨类植物为何会进化出被子植物呢?研究显示,促成这一进化的是一种特殊的基因突变——“DNA倍增事件”。所谓DNA倍增事件是通过突变,获得“双倍剂量”的遗传物质。在脊椎动物中,也会发生类似的事件,但是这种突变通常是致命的。植物则不同,它们通常能在这种情况下存活下来,有时还能从复制的基因组中受益。

本文刊登于《视野》2023年10期
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