地球上迄今最古老的花朵竟然叫“南京花”！

作者：盛捷 陳孝政（中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所）

文章來源于科學(xué)大院公眾號(hào)（ID：kexuedayuan）

——

快速閱讀版：2018年12月18日，英國(guó)著名學(xué)術(shù)刊物《eLife》上發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所領(lǐng)銜的中國(guó)、西班牙、澳大利亞三國(guó)科研人員團(tuán)隊(duì)的新發(fā)現(xiàn)——距今至少有1.74億年，綻放于侏羅紀(jì)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(jìn)了約5000萬年。

“南京花”復(fù)原圖

花，是現(xiàn)代大自然中一道亮麗的風(fēng)景，將大自然裝點(diǎn)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(dòng)物的大部分食物，多來源于被子植物；在造紙、紡織、醫(yī)藥等人類生活各個(gè)領(lǐng)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(zhǎng)的進(jìn)化歷史，但直到一億多年前的白堊紀(jì)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?cè)诎讏准o(jì)時(shí)期的迅速崛起，長(zhǎng)期以來一直困擾著植物學(xué)家和進(jìn)化生物學(xué)家，并且經(jīng)常稱之為“達(dá)爾文的討厭之謎”。

達(dá)爾文與其記述了“討厭之謎”的信件（圖片來源網(wǎng)絡(luò)）

白堊紀(jì)之前真的沒有被子植物嗎？這樣一個(gè)看似相沿成習(xí)的觀點(diǎn)，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(qiáng)領(lǐng)銜的由中國(guó)、西班牙、澳大利亞學(xué)者所組成的團(tuán)隊(duì)，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(rèn)為，“南京花”出現(xiàn)在侏羅紀(jì)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(jìn)了約5000萬年。12月18日，該科研成果刊登于英國(guó)學(xué)術(shù)期刊《eLife》上。

亂石尋花，驚！

之所以起名為“南京花”，因?yàn)槠浒l(fā)現(xiàn)地位于中國(guó)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(shí)代）地層（地質(zhì)學(xué)上稱之為南象山組），該地層恰巧在傅強(qiáng)家附近。每逢周末假期，傅強(qiáng)便帶著地質(zhì)錘，在附近出露的巖石處找尋化石。

在傅強(qiáng)家陽臺(tái)遠(yuǎn)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(qiáng)在這個(gè)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(qiáng)異常興奮。傅強(qiáng)立刻將化石帶給專門研究被子植物化石的王鑫。

傅強(qiáng)展示其中一塊“南京花”化石標(biāo)本

果不其然，這朵開在侏羅紀(jì)恐龍時(shí)代的“花”，讓王鑫也吃了一驚。因?yàn)檫@些化石，正是被子植物起源研究人員夢(mèng)寐以求的標(biāo)本！更為關(guān)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(dǎo)的最早的被子植物的特征！

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

觀石認(rèn)花，喜！

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

“南京花”化石標(biāo)本

用肉眼來看，南京花凹凸的黑點(diǎn)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(tuán)隊(duì)利用發(fā)現(xiàn)的充足的化石標(biāo)本，全方位的對(duì)這些“花”進(jìn)行解剖研究。

從標(biāo)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(gè)數(shù)。

南京花修理前后的對(duì)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)?！斑@說明‘南京花’不僅長(zhǎng)得像，而就是一朵真正的花?！蓖貊伪硎?。

“南京花”花瓣的細(xì)節(jié)

此外，科研團(tuán)隊(duì)用孢粉組合等方法，結(jié)合前人的獨(dú)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(diǎn)所認(rèn)為的被子植物最早化石記錄向前推進(jìn)了約5000萬年。

古生物學(xué)界的主流觀點(diǎn)是：被子植物直到白堊紀(jì)（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(zhǎng)胚珠的枝在被葉包裹后形成的，這也對(duì)植物學(xué)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(zhǎng)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(fù)當(dāng)時(shí)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(qiáng)（左）與王鑫（右）在“南京花”產(chǎn)地采集化石

科學(xué)研究永無止境。人類對(duì)于被子植物，乃至任何一個(gè)生物類群的起源的探索，都只是一個(gè)無限接近事實(shí)的過程?！奥仿湫捱h(yuǎn)兮，吾將上下而求索”，也正是科學(xué)研究的寫照！

此項(xiàng)研究得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）和國(guó)家自然科學(xué)基金資助。

本文由中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）“關(guān)鍵地史時(shí)期生物與環(huán)境演變過程及其機(jī)制”項(xiàng)目支持，中科院南古所創(chuàng)作。