地球上一億四千萬年前的第一朵花看起來像玉蘭

儘管地球上大多數植物都有花，但花朵的進化起源卻籠罩在神秘之中。今天的花是超過360,000種植物的性器官，它們都來自遙遠的過去的一個共同祖先。這個古老的植物，在2.5億到1.4億年前的某個時候還活著，在地球比今天更溫暖、更豐富的氧氣和溫室氣體的時候，產生了第一批花。也是恐龍在原始地貌上漫步的時代。

在現代西班牙發現的最古老的開花化石是一種有1.3億年歷史的水生植物。Gomez et al / PNAS

這部分是因為這些第一種花沒有留下任何痕迹。花朵是脆弱的結構，只有在最幸運的情況下才能轉化為化石。而且由於沒有發現化石可以追溯到1.4億年前，直到現在科學家們對最終祖先的長相只有有限的認識。

一項由國際植物學家組成的研究小組進行了一項新的研究，並取得了迄今為止最好的重建。發表在《自然通訊》(Nature Communications)上的這項研究，與其說是在研究化石，還不如說是研究800種現存物種的特徵。

通過比較相關開花植物的異同，可以推斷出它們最近祖先的特徵，例如因為所有的蘭花都有花朵，其中一半是另一個(雙邊對稱)的鏡像，我們可以假設它們的祖先一定有雙側花，通過將這些最近的祖先相互比較，就有可能進一步回到過去的時間等等，直到最後我們到達開花植物的普系的最開始。

蘭花是對稱的。圖片：Joanna Dineva

那它看起來像什麼呢?

在某些方面最初的花朵就像現代的玉蘭，它有多個、未分化的「花瓣」排列成同心圓。在它的中心有多排的性器官，包括產花粉的雄蕊和子房。難以抵擋的誘惑，想像古代傳粉者在這朵花中爬行，收集花粉粒，而不知不覺地幫助植物傳粉。

玉的祖先，還有橡樹、草、西紅柿、水仙等等。圖片由Herve Sauquet和Jurg Schonenberger提供

有爭議的性生活

這項新研究幫助解決了關於早期花朵是否存在性別差異的爭論，以及雄性和雌性生殖器官是否在同一種花上的結合，之前的證據指向了不同的答案。一方面現存最早的開花植物譜系中，現在只有一種來自太平洋新喀里多尼亞島的一種罕見的灌木，叫做Amborella，它的花朵要麼是雄性的，要麼是雌性的。在另一種情況下，大多數現代物種將兩性都結合在一起。

研究的作者們解決了這個問題，並揭示出祖先的花是雌雄同體的。這意味著早期開花的植物可以同時繁殖為雄性和雌性。當將新環境殖民化作為一個個體可以成為它的配偶時，雌雄結合可能是有利的，事實上許多植物物種在遙遠的海洋島嶼上定居，往往是雌雄同體。也許是雌雄結合幫助早期開花植物戰勝了它們的競爭對手。

所有現的花朵最終都起源於約1.4億年前的一個祖先。圖片由Herve Sauquet和Jurg Schonenberger提供

魔鬼的細節

儘管與一些現代花卉有明顯的相似之處，植物學家一直認為早期的花朵在花的中心繞著螺旋排列的花朵，就像在八角這樣的現代物種中所看到的

然而新的重建（模型）有力地表明，早期的花朵的器官不是螺旋形排列的，而是以一系列同心圓或「輪狀」的形式出現的，就像大多數現代植物一樣。然而早期的花朵有更多的輪狀，表明隨著時間的推移花變得更簡單。自相矛盾的是，這種簡單的架構可能現代植物發展一個更加穩定的基礎,實現更複雜的任務，比如複雜的交互與某些昆蟲如蘭花或生產的「花頭」由數十個或數百個簡單花如向日葵家族。

儘管現在我們對最早的花朵是什麼樣子有了一個很好的了解，但我們仍然不知道那朵花是怎麼來的。導致其進化的具體步驟是未知的。也許我們將不得不等待新發現的化石花跨越2.5億到1.4億年前的缺口，然後才能了解這個星球上最多樣化的性結構的起源。

原作者：Mario Vallejo-Marin（斯特林大學進化生物學副教授）

編譯：雙螺旋，審校：博科園

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