史恭乐，寻找消失的古植物

要问植物的由来，我们不得不翻开古植物承载着的漫长历史。那些古老的化石“残页”，镌刻着浩瀚的地层信息，宛若一座巨大的宝藏。

超过30万种被子植物遍布全球，它们深刻地影响着我们的衣食住行，并在生态系统中扮演着关键角色。/图·pexels

如今，超过30万种被子植物遍布全球，它们深刻地影响着我们的衣食住行，并在生态系统中扮演着关键角色。在4—5亿年前，地球上就有了最早的陆地植物，直到约 1.3亿年前的白垩纪，被子植物才开始出现。

被子植物最初是如何由裸子植物演化而来，并一步步走向今日的繁盛的呢？

虽然被子植物在今天的植物界占尽优势，但那些最早出现的类群却早已消失。一直以来，由于关键化石缺失等原因，被子植物的起源问题，在科学界并没有得到完整的解释。在这样的背景下，我国内蒙古东部新发掘的古植物化石，为被子植物的起源提供了新的见解。

2017年6月，中科院南京地质古生物所研究员史恭乐，带着一行人来到内蒙古霍林河盆地的扎哈淖尔露天煤矿，寻找可能存在的被子植物“祖先群”。

在那片广袤的平地上，由深褐色和淡灰色地层交替构成的规整剖面绵延数千米。煤炭的上方，积压着大量的燧石。一个月后，他们从这些燧石中，观察到了一些密密麻麻、形态不一、只有毫米大小、形似水滴的浅色结构。

内蒙古霍林河盆地的一座露天煤矿。 /受访者供图

史恭乐在接受《新周刊》采访时欣喜地表示，当时他们就猜想，这些不起眼的结构中，可能隐藏着能够揭开被子植物起源之谜的线索。

果然，在经过数年对化石标本的“切割”、处理了上千个样本后，史恭乐找到了尤为完整的盔籽壳斗结构——人们苦苦寻找的裸子植物和被子植物之间的过渡类型。

这一发现，正好解释了被子植物“外珠被”的起源问题——被子植物的祖先类群与已灭绝的拥有壳斗结构的群类关系更亲近，并且在距今约2.6亿年前就已经出现。

因此，该研究也成了中国古植物学对被子植物演化理论认识的重要突破。史恭乐说：“它们在地底下埋藏了好几亿年，经过漫长的等待终于面世，能被我们找到，可能真的是一种缘分。”

花的起源：并不浪漫的“讨厌之谜”

花一直被人们赋予种种浪漫的想象，然而，地球上的第一朵花究竟出现在何时何地、长什么样子却无人知晓。抛开那些浪漫的想象，自然界中花的起源以及人们对这个问题的研究，却是异常艰难。

在古植物学家看来，能够开出花朵的植物，就是早期的被子植物。被子植物出现后迅速演化出了千姿百态的花朵，并取代蕨类和裸子植物，成为地球上占主导地位的植物类群。拥有花朵是被子植物最大的特点，而要找寻地球上的“第一朵花”，本质上就是要探寻被子植物的起源。

据柯珊所著《消失的植物》一书记载，达尔文就曾对此产生了浓厚的兴趣。然而，通过深入研究，达尔文发现被子植物仿佛在一夜之间就大量出现在了距今1亿年左右的白垩纪，在那之前却找不到被子植物的任何线索。这种情况显然有悖于“生物进化”的规律。

柯珊著《消失的植物》。

此后，达尔文进行了大量研究，但依然一无所获，最终将这一问题称为“一个讨厌的谜”。这个令达尔文困惑不已的难题，100多年来也让众多植物学家费尽脑筋。直到20世纪末，一个新发现让科学家们看到了一线希望。

1996年11月的一个深夜，中国著名古生物学家孙革打开一个纸包裹，里面装的是他的同事从辽宁采回的植物化石标本。孙革惊讶地发现，化石中的枝条上赫然生着40多枚类似豆荚的果实，而这块化石采自侏罗纪晚期地层。

佛罗里达大学教授大卫·迪切尔受邀参与了这次共同研究。迪切尔是美国科学院院士，他已在植物化石领域浸淫了40年之久，花在追寻“第一朵花”上的时间已有15年，有着研究早期被子植物的丰富经验。

在迪切尔的实验室里，大家试着打开了一个“豆荚”，结果掉出了一粒与大头针针头一般大小的种子。令人吃惊的是，这粒种子虽然已经干瘪，但在“豆荚”的保护下，居然经历了1亿多年的漫长岁月而没有石化。

在豆荚的保护下，亿年前的种子得以保存。/图·pexels

至此，科学家们终于可以肯定，这就是已知最古老的果实，并将它命名为“辽宁古果”。1998年，这些研究者宣布，他们终于找到了世界上的“第一朵花”。

“辽宁古果”之前，发现于加利福尼亚州白垩纪早期地层中的“加州洞核”曾被认定是最古老的果实化石，距今约有1.2亿年历史。“辽宁古果”发现后，被子植物出现的时间一下子往前推进了2000多万年。然而，所谓“第一朵花”并不是绝对的，寻找更古老的花的工作依然在进行中。

寻找被子植物的“祖先类群”

2015年，在“辽宁古果”的背景之下，史恭乐与合作者一起，第一次前往了霍林河盆地的白垩纪露天煤矿。这是史恭乐在美国耶鲁大学做博士后期间，主要研究的“褐煤化植物化石”项目。

史恭乐向《新周刊》透露，由于那里的煤矿变质程度通常较低，褐煤作为燃料质量并不高，所以褐煤中仍然保留了一些古植物的残存，是古生物学家研究史前植物的理想材料。

当研究团队初次抵达霍林河盆地的露天煤矿时，他们计划寻找的也正是这样的材料。随着野外考察的深入，意外之喜出现了——不仅找到了褐煤化的材料，更重要的是，还在散落在地面的燧石中发现了硅化植物化石。

史恭乐指出，由于褐煤化化石只能保存植物的外部形态，植物内部的解剖结构已经在埋藏过程中遭到破坏。相比之下，硅化化石可以完好地保存植物的三维宏观形态和内部解剖结构，每一个细胞甚至染色体都仍然能被分辨。可以说，这是演化生物学家梦寐以求的特异埋藏化石。

盔籽植物化石保留的种子着生结构，让史恭乐的科研团队得以追溯被子植物的起源。（/受访者供图

2017年，研究团队再次来到这座露天煤矿。这一次，他们找到了原始的燧石剖面，当保存在燧石中的硅化壳斗结构出现在史恭乐眼前，他知道为被子植物溯源的机会出现了。

随之而来的就是海量的实验室工作。为了将厚层燧石中的化石转换成能在显微镜下观察的薄片，史恭乐用到了醋酸纤维膜撕片技术，从经过切割、抛光的燧石样本表面粘下薄薄的一层。随后，他会选取种子结构较为完整的化石，将样本放到高精度光学显微镜下观察。

最终，这些工作不仅以前所未有的精度说明了中生代壳斗化石与被子植物“外珠被”的相似性，还解开了之前人们对于壳斗的疑惑。

据史恭乐的介绍，他们使用的3种谱系分析方法，确认了这些拥有壳斗的已灭绝种子植物，在谱系树上均与现代被子植物关系密切，进一步证实了被子植物的“外珠被”源自壳斗。经过这项研究，被子植物“祖先类群”出现的时间也得到了大幅的修改。

在露天煤矿中，史恭乐发现了新的研究机会。/图·pexels

2021年5月26日，史恭乐以及实验团队在国际顶尖学术期刊《自然》（Nature）发表了研究论文。文章指出，尽管通辽的古植物化石仅仅来自1.26亿年前，但经研究推断，最早的壳斗结构出现的时间在距今大约2.6亿年前，也正是被子植物“祖先类群”诞生的时间。

与此同时，美国著名演化生物学家道格拉斯·索尔蒂斯对这一科学成果作出了评价：这项研究在一定程度上破解了“讨厌之谜”。

幸福的烦恼

化石的美丽是对死亡的一种非常规修饰，就像历史人物在传记中体现出来的形象。化石的美丽也许不仅仅只是它们表象上所能见到的那些，更有人在察看化石时，感觉到时间的浩渺。

史恭乐告诉《新周刊》，他从小就比较喜欢园艺，上大学之后学了植物学，随着研究越来越深入，他不自觉地便被植物化石的魅力吸引了。

“因为植物本身就很美，而植物的化石更是有一种旷日持久的美。”史恭乐这样分析自己在长期枯燥的实验室中坚持下来的原因。

实际上，史恭乐带领的团队，早于2010年便开始在福建省漳浦县寻找古植物的踪迹，并首次发现了漳浦生物群，其地质时代（约1470万年前）恰好处于中中新世气候适宜期的晚期。漳浦生物群是一个物种极其丰富的热带季雨林化石库，其中漳浦琥珀生物群是世界四大琥珀生物群之一。

2017年7月12日，史恭乐（左二）与美国古植物学家在露天煤矿合影留念。就在前一天，他们发现了古植物化石。/受访者供图

史恭乐在接受《环球科学》杂志采访时曾指出，在现有的研究的基础上，未来仍有大量工作需要完成。例如寻找被子植物“祖先类群”，尽管他们的研究证实了在被子植物祖先类群的三个关键特征中，与“外珠被”相关的结构出现的时间更早，但在此基础上，心皮、被子植物雄性花蕊又是以什么样的顺序、分别在什么时间演化而来的？

这一系列问题，仍然需要更多后续研究进行解答。

当记者问到“每一次发现植物化石时的心情”时，史恭乐坦言，那是一种“幸福的烦恼”。

“为什么幸福？因为找到了好的材料，就想知道里面究竟有什么，就像开盲盒一样。为什么烦恼？因为探究这些材料需要花费的时间和精力非常多，可能研究到最后会一无所获。但对于我们这个很小的团队来说，每往前走一步都要事无巨细，一步一个脚印。”

正如史恭乐所言，可能这一代研究人员直到最后也无法彻底破解“讨厌之谜”，但他们正在一步步接近最后的真相。

相关知识

远古化石提示花之起源！中科院史恭乐等 Nature 重磅报道被子植物起源
1.26亿年前化石揭秘花朵起源之谜 助解达尔文进化论相悖困惑
北京恭和苑植物疗愈系列活动 与五彩花卉的“疗愈”之旅
远古发现｜古生物学者发现1500万年前热带雨林中的银缕梅
植物史
Nature：我国学者破解“达尔文讨厌之谜”，揭开被子植物起源谜团
世界植物分类学史.PDF
牛津植物史
杜乐丽花园：一座天然实验室
蜜蜂的消失=人类的灭亡.pdf

网址: 史恭乐，寻找消失的古植物 https://www.huajiangbk.com/newsview211892.html