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盡管地球上大多數(shù)植物都有花，但花朵的進(jìn)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(yuǎn)的過去的一個(gè)共同祖先。這個(gè)古老的植物，在2.5億到1.4億年前的某個(gè)時(shí)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(shí)候，產(chǎn)生了第一批花。也是恐龍?jiān)谠嫉孛采下降臅r(shí)代。

在現(xiàn)代西班牙發(fā)現(xiàn)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?yàn)檫@些第一種花沒有留下任何痕跡?；ǘ涫谴嗳醯慕Y(jié)構(gòu)，只有在最幸運(yùn)的情況下才能轉(zhuǎn)化為化石。而且由于沒有發(fā)現(xiàn)化石可以追溯到1.4億年前，直到現(xiàn)在科學(xué)家們對最終祖先的長相只有有限的認(rèn)識。

一項(xiàng)由國際植物學(xué)家組成的研究小組進(jìn)行了一項(xiàng)新的研究，并取得了迄今為止最好的重建。發(fā)表在《自然通訊》(Nature Communications)上的這項(xiàng)研究，與其說是在研究化石，還不如說是研究800種現(xiàn)存物種的特征。

通過比較相關(guān)開花植物的異同，可以推斷出它們最近祖先的特征，例如因?yàn)樗械奶m花都有花朵，其中一半是另一個(gè)(雙邊對稱)的鏡像，我們可以假設(shè)它們的祖先一定有雙側(cè)花，通過將這些最近的祖先相互比較，就有可能進(jìn)一步回到過去的時(shí)間等等，直到最后我們到達(dá)開花植物的普系的最開始。

蘭花是對稱的。圖片：Joanna Dineva

那它看起來像什么呢?

在某些方面最初的花朵就像現(xiàn)代的玉蘭，它有多個(gè)、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(chǎn)花粉的雄蕊和子房。難以抵擋的誘惑，想象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。

玉蘭的祖先，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(xiàng)新研究幫助解決了關(guān)于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(jié)合，之前的證據(jù)指向了不同的答案。一方面現(xiàn)存最早的開花植物譜系中，現(xiàn)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，它的花朵要么是雄性的，要么是雌性的。在另一種情況下，大多數(shù)現(xiàn)代物種將兩性都結(jié)合在一起。

研究的作者們解決了這個(gè)問題，并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(shí)繁殖為雄性和雌性。當(dāng)將新環(huán)境殖民化作為一個(gè)個(gè)體可以成為它的配偶時(shí)，雌雄結(jié)合可能是有利的，事實(shí)上許多植物物種在遙遠(yuǎn)的海洋島嶼上定居，往往是雌雄同體。也許是雌雄結(jié)合幫助早期開花植物戰(zhàn)勝了它們的競爭對手。

所有現(xiàn)的花朵最終都起源于約1.4億年前的一個(gè)祖先。圖片由Herve Sauquet和Jurg Schonenberger提供

魔鬼的細(xì)節(jié)

盡管與一些現(xiàn)代花卉有明顯的相似之處，植物學(xué)家一直認(rèn)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(xiàn)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(xiàn)的，就像大多數(shù)現(xiàn)代植物一樣。然而早期的花朵有更多的輪狀，表明隨著時(shí)間的推移花變得更簡單。自相矛盾的是，這種簡單的架構(gòu)可能現(xiàn)代植物發(fā)展一個(gè)更加穩(wěn)定的基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的任務(wù)，比如復(fù)雜的交互與某些昆蟲如蘭花或生產(chǎn)的“花頭”由數(shù)十個(gè)或數(shù)百個(gè)簡單花如向日葵家族。

盡管現(xiàn)在我們對最早的花朵是什么樣子有了一個(gè)很好的了解，但我們?nèi)匀徊恢滥嵌浠ㄊ窃趺磥淼?。?dǎo)致其進(jìn)化的具體步驟是未知的。也許我們將不得不等待新發(fā)現(xiàn)的化石花跨越2.5億到1.4億年前的缺口，然后才能了解這個(gè)星球上最多樣化的性結(jié)構(gòu)的起源。