研究為植物王國(guó)的進(jìn)化提供了令人驚訝的新線索 _植物

在蘇格蘭凱恩戈姆國(guó)家公園的沼澤溪流中，一個(gè)多樣化的陸地植物群落，從苔蘚到開(kāi)花物種，一起生長(zhǎng) 。鳴謝:桑迪·赫瑟林頓，英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)
據(jù)布里斯托爾大學(xué)：一項(xiàng)新的研究揭示了植物生物學(xué)進(jìn)化的有趣見(jiàn)解，有效地改寫(xiě)了植物在過(guò)去十億年中如何進(jìn)化的歷史。
今天發(fā)表在《自然植物》雜志上的這項(xiàng)研究表明，隨著時(shí)間的推移，植物逐漸發(fā)展了它們的解剖設(shè)計(jì)范圍，其間不時(shí)爆發(fā)創(chuàng)新，以克服和適應(yīng)環(huán)境挑戰(zhàn) 。
這些發(fā)現(xiàn)推翻了長(zhǎng)期以來(lái)的信念，即很像動(dòng)物一樣，植物類(lèi)型的基本范圍是在其進(jìn)化史早期的突然變化中進(jìn)化的。
該論文的合著者、布里斯托爾大學(xué)古生物學(xué)教授菲利普·多諾霍說(shuō):“盡管植物在設(shè)計(jì)和組織上極其多樣化，但它們擁有一個(gè)共同的祖先，這個(gè)祖先起源于十億多年前的海洋。
“我們想測(cè)試它們是否真的在其歷史早期隨著大爆炸進(jìn)化，或者它們的進(jìn)化是否是一個(gè)更慢、更持續(xù)的過(guò)程。令人驚訝的是，結(jié)果顯示植物進(jìn)化有點(diǎn)復(fù)雜，長(zhǎng)期的漸進(jìn)變化被大規(guī)模創(chuàng)新的短期爆發(fā)所打斷，克服了在陸地上生活的挑戰(zhàn) 。”
為了測(cè)試這一理論，科學(xué)家團(tuán)隊(duì)分析了248組植物的異同，從單細(xì)胞池塘浮渣和海藻到陸地植物，包括從苔蘚和蕨類(lèi)植物到松樹(shù)、針葉樹(shù)和開(kāi)花植物的所有植物。他們還研究了僅從化石記錄中已知的160個(gè)滅絕物種，包括生活在4億多年前的泥盆紀(jì)Rhynie硅質(zhì)巖物種。
超過(guò)130，000個(gè)觀察結(jié)果是通過(guò)將植物設(shè)計(jì)分解成它們的組成部分，并記錄它們?cè)诿總€(gè)主要組(生物和化石)中存在或不存在而產(chǎn)生的。計(jì)算機(jī)化的統(tǒng)計(jì)技術(shù)測(cè)量了群體之間的總體相似性和差異，以及它們是如何隨著時(shí)間的推移而變化的。
科學(xué)家們還試圖找出導(dǎo)致這些進(jìn)化創(chuàng)新的原因，如孢子、種子、根、葉、花粉和花的引入。
合著者，布里斯托爾大學(xué)生物科學(xué)副研究員詹姆斯·克拉克博士說(shuō):“我們發(fā)現(xiàn)植物解剖設(shè)計(jì)的變化與整個(gè)細(xì)胞遺傳組成翻倍的事件有關(guān) 。這種情況在植物進(jìn)化史上發(fā)生過(guò)很多次，是基因組復(fù)制過(guò)程中的錯(cuò)誤導(dǎo)致的，創(chuàng)造了基因的重復(fù)副本，這些副本可以自由突變并進(jìn)化出新的功能。”
但是植物解剖學(xué)進(jìn)化的主要脈沖被發(fā)現(xiàn)與在越來(lái)越干燥的環(huán)境中生存和繁殖的挑戰(zhàn)有關(guān)，與植物從海洋到陸地的逐漸出現(xiàn)有關(guān) 。
合著者Sandy Hetherington博士對(duì)陸生植物進(jìn)化的著迷始于他在布里斯托爾大學(xué)作為一名嶄露頭角的地質(zhì)學(xué)家，現(xiàn)在繼續(xù)在愛(ài)丁堡大學(xué)工作。
他說(shuō)，“總的來(lái)說(shuō)，植物解剖設(shè)計(jì)進(jìn)化中的階段性脈沖模式與在其他復(fù)雜生命的多細(xì)胞王國(guó)中看到的模式相匹配，如動(dòng)物和真菌。這表明這是復(fù)雜的多細(xì)胞生命從一開(kāi)始就有的一般模式和藍(lán)圖。”