快速閱讀版：12月18日，英國著名學術刊物《eLife》上發(fā)表了中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所領銜的中國、西班牙、澳大利亞三國科研人員團隊的新發(fā)現(xiàn)——距今至少有1.74億年，綻放于侏羅紀早期的“南京花”。這是迄今為止最為可信的，地球上最古老的花朵化石，將被子植物的化石記錄向前推進了約5000萬年。

 

 

▲“南京花”復原圖

花，是現(xiàn)代大自然中一道亮麗的風景，將大自然裝點得五彩斑斕。這些開花植物，又被稱為被子植物，是目前植物界里最為多樣化的植物類群，世界范圍內(nèi)的現(xiàn)生被子植物至少有30萬種，占植物界的絕大多數(shù)。

▲不同科的被子植物的花（圖片來源：維基百科）

TIP:被子植物的用途

以被子植物為主要代表的綠色植物，每年向地球提供幾百億噸寶貴的氧氣。谷類、豆類、瓜果等人類及動物的大部分食物，多來源于被子植物；在造紙、紡織等人類生活各個領域，以被子植物作為原材料的物品，不勝枚舉，起到了不可替代的作用。

 

早在一百多年前，人們就已經(jīng)知道植物有著漫長的進化歷史，但直到一億多年前的白堊紀早期才開始出現(xiàn)大量的被子植物化石記錄。因此，被子植物的起源，以及它們在白堊紀時期的迅速崛起，長期以來一直困擾著植物學家和進化生物學家，并且經(jīng)常稱之為“達爾文的討厭之謎”。

 

▲達爾文與其記述了“討厭之謎”的信件（圖片來源網(wǎng)絡）

 

白堊紀之前真的沒有被子植物嗎？這樣一個看似相沿成習的觀點，終于迎來了化石發(fā)現(xiàn)的“沖擊”！

由中科院南古所研究員王鑫、副研究員傅強領銜的由中國、西班牙、澳大利亞學者所組成的團隊，發(fā)現(xiàn)了迄今為止，地球上最古老的花朵化石——“南京花”（Nanjinganthus dendrostyla）。

科研人員認為，“南京花”出現(xiàn)在侏羅紀早期，距今至少1.74億年。這也將被子植物的化石記錄向前推進了約5000萬年。12月18日，該科研成果刊登于英國學術期刊《eLife》上。

 

亂石尋花，驚！

 

之所以起名為“南京花”，因為其發(fā)現(xiàn)地位于中國南京。

 

 

▲化石發(fā)現(xiàn)產(chǎn)地及層位

 

在南京東郊，有一處早侏羅世（曾經(jīng)恐龍活躍的時代）地層（地質(zhì)學上稱之為南象山組），該地層恰巧在傅強家附近。每逢周末假期，傅強便帶著地質(zhì)錘，在附近出露的巖石處找尋化石。

▲在傅強家陽臺遠觀化石產(chǎn)出剖面

 

經(jīng)過近兩年的持續(xù)采集， 2016年春節(jié)前后，傅強在這個早侏羅世地層中，首次發(fā)現(xiàn)了一批像花一樣的不明植物化石，這一發(fā)現(xiàn)讓傅強異常興奮。傅強立刻將化石帶給專門研究被子植物化石的王鑫。

▲傅強展示其中一塊“南京花”化石標本

 

果不其然，這朵開在侏羅紀恐龍時代的“花”，讓王鑫也吃了一驚。因為這些化石，正是被子植物起源研究人員夢寐以求的標本！更為關鍵的是，這些“花”的很多特征，也正是王鑫根據(jù)自己的理論推導的最早的被子植物的特征！

為了確認，王鑫和傅強隨后又多次來到化石點。他們收獲頗豐，更多化石的發(fā)現(xiàn)，讓他們對這些“花”的信心大增。據(jù)不完全統(tǒng)計，此后，科研團隊陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了近80塊，約300朵“南京花”標本。

 

觀石認花，喜！

 

這些化石現(xiàn)在保存于中科院南古所。標本非常豐富，其中一塊化石標本上，分布著七八十朵“南京花”。

 

 

▲“南京花”化石標本

 

用肉眼來看，南京花凹凸的黑點形態(tài)上很像“梅花”。這些“南京花”的平均直徑10毫米左右，多有4片或5片花瓣。

 

▲“南京花”形態(tài)與現(xiàn)代的花非常相似

 

顯微鏡下看，“南京花”具有花萼、花瓣、雌蕊，有明顯的杯托、下位子房上位花、樹狀的花柱。

▲顯微鏡下的“南京花”化石

 

此次團隊利用發(fā)現(xiàn)的充足的化石標本，全方位的對這些“花”進行解剖研究。

從標本可見，有些"南京花"被平壓保存，這樣從上方，便可以看清花瓣的形狀和個數(shù)。

▲南京花修理前后的對比

有些‘南京花’側(cè)壓在化石中，這樣可以從側(cè)面來研究花朵內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

▲下位子房上位花，中間可見明顯的樹狀花柱

科研人員通過解剖部分標本，還發(fā)現(xiàn)“南京花”的子房壁，它將種子與外界完全隔絕，這滿足了被子植物的判斷標準。“這說明‘南京花’不僅長得像，而就是一朵真正的花。”王鑫表示。

▲“南京花”花瓣的細節(jié)

此外，科研團隊用孢粉組合等方法，結(jié)合前人的獨立研究成果，推斷出這些花的年齡至少是1.74億年前。

“南京花”意味著什么？

1. 該發(fā)現(xiàn)將主流觀點所認為的被子植物最早化石記錄向前推進了約5000萬年。

古生物學界的主流觀點是：被子植物直到白堊紀（1.45億至0.66億年前）才真正出現(xiàn)。“南京花”的發(fā)現(xiàn)，使得該演化理論面臨著巨大的沖擊。

2. “南京花”的發(fā)現(xiàn)，告知大家花是從哪里演化來的。

研究表明，雌蕊的基本單位（心皮）是由長胚珠的枝在被葉包裹后形成的，這也對植物學界廣為流傳的“心皮是由葉演化而來”的結(jié)論提出了挑戰(zhàn)。

 

 

▲心皮由長胚珠的枝在被葉包裹后形成的示意圖

 

未來，科研人員將繼續(xù)圍繞“南京花”及其產(chǎn)出地層和伴生化石開展研究，更好地揭示“南京花”身上隱藏的信息，并努力恢復當時的古環(huán)境古生態(tài)，為人們了解被子植物的起源過程和生態(tài)環(huán)境提供更多參考。

 

 

▲傅強（左）與王鑫（右）在“南京花”產(chǎn)地采集化石

 

科學研究永無止境。人類對于被子植物，乃至任何一個生物類群起源的探索，都只是一個無限接近事實的過程。“路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索”，也正是科學研究的寫照！

此項研究得到中科院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）和國家自然科學基金資助。

本文由中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）“關鍵地史時期生物與環(huán)境演變過程及其機制”項目支持，中科院南古所創(chuàng)作。