达尔文称之为“令人憎恶的谜团”。他只是无法解释为什么花会如此突然地出现在化石记录中,就好像它们突然从天而降,主宰着地球一样。好吧,也许他的困惑是对的:花的起源比他想象的还要古老。
在葡萄牙沿海沉积物中发现的四粒花粉粒,大小仅为 0,02 毫米, 他们只是将花的起源追溯到123亿年前。比我们想象的要早两百万年。 显然,大自然总会为那些过于确信的事情的人准备一些惊喜。
当一切开始于白垩纪
故事开始于实验室 汉诺威大学和波恩大学研究人员分析了葡萄牙卢西塔尼亚盆地的海洋沉积物。 朱莉娅·格雷文迪克 和他的团队正在寻找古代生命的痕迹时,他们偶然发现了一些会让任何古植物学家从座位上跳起来的东西:123 亿年前的化石花粉。
想象一下这样的场景:几千年前,这些颗粒落入河中,被河水冲刷到下游,最终流入大海,并沉积在沉积物中。它们完好地保存在那里, 就像小小的时间胶囊,告诉我们花的起源 在地球上。
教授 乌尔里希·海姆霍弗 汉诺威莱布尼茨大学的解释说“开花植物的出现极大地改变了生物多样性”。但这种发展究竟在何时何地开始,正是达尔文称之为“令人憎恶的谜”的谜。
这些颗粒的特殊性不仅在于它们的年代,还在于它们的结构。每个花粉的外壁上都有三个小凹槽,这是三沟花粉的显著特征,超过 70% 的现存被子植物都有这种花粉。这就像找到有史以来第一批开花植物的指纹一样。
揭开鲜花起源秘密的技术
为了找到这些微小颗粒,研究人员必须使用尖端技术。与大多数哺乳动物一样,这些花粉在适当的光线下会发出荧光。当共聚焦激光扫描显微镜照射一些沉积物时,在相距 27 公里收集的样本中,四颗微小颗粒像微小的星星一样亮了起来。
但你怎么能确定年龄呢?这时,一种特别精确的测年技术就派上用场了:对埋在同一层的贝壳的锶同位素进行分析。碳酸钙壳带有其形成时海水的化学记录。将其同位素水平与全球参考数据进行比较, 科学家们已经成功地对沉积物进行了高精度测定.
在此发现之前,最古老的花粉粒于 1990 年在怀特岛被发现,估计有 120,4 亿年的历史。除了比葡萄牙颗粒更小之外,该颗粒还与新发现的颗粒非常相似。就好像我们找到了一个非常非常古老的家族的亲戚一样。
花卉的起源和地球的统治
被子植物现今占已知所有绿色植物的 80% 左右。。它们如此接近普遍性,以至于在非植物学家看来,它们有时似乎是植物的同义词。针叶树在极北地区的森林中占据主导地位,是地球上最高的树种,而其他非开花植物则以不起眼的苔藓和蕨类植物为代表,它们实际上在开花植物的阴影下生存。
然而,自从植物在陆地上定居以来,近四分之三的时间里都没有开花植物。花粉的出现,以及随之而来的征服新领土的选择范围的大大扩展,改变了一切。然而,即使是像这样的重大创新也需要时间来传播,因此被子植物的分布范围需要数百万年才能在化石记录中得到证实。
正如我们在分析气候变化影响时强调的那样,花粉是一种极其坚韧且用途广泛的结构。它的墙壁由 孢粉质这是一种极其坚固和稳定的聚合物,可以在颗粒从雄蕊到雌蕊的过程中保护它们。

真双子叶植物与花的起源
这些古代谷物的诞生植物是真双子叶植物,即发芽时有两片子叶的被子植物。这个细节绝非无关紧要:真双子叶植物包括许多现代植物,如玫瑰、向日葵和橡树。到目前为止,人们普遍认为这一重要的开花植物群出现于约 121 亿年前。但这一新发现将这一时间线推后了两百万年。
葡萄牙的发现位于早白垩世的中纬度地区,就像今天一样。这使得被子植物最早出现在热带地区的假设受到质疑,尽管作者表示这“仍然是合理的”。有可能花的起源同时发生在世界不同地区,或者第一批花的传播速度比我们想象的要快。
当我们考虑到我们仍然不太了解究竟是哪种植物引发了这一改变世界的创新时,这个谜团就更加深了,尽管它们确实是从小处开始的。 重建第一朵祖先花 这表明它是双性的,有雌性和雄性部分,并且有多个花瓣排列成同心圆。
花卉起源研究的未来
目前还无法确定这里是否是被子植物的诞生地,或者它们是否起源于更早的其他地方。但这一发现表明,早期的花朵需要一些升级才能最终占据主导地位。
达尔文认为这个谜团如此令人憎恶的原因是,在化石记录中,花朵似乎在太短的时间内“从零变成一百”。然而,将花朵的缺失与花朵的统治区隔开的几层岩石代表了数百万年的时间,这是达尔文当时无法知道的。
被子植物的进化 其特征是叶片毛细管作用的转变,从而提高了叶片的光合作用效率。它们的快速多样化使得达尔文假设它们是在尚未被发现的岛屿或大陆上进化的。根据新的发现,这一理论可能与现实并不遥远。
花的起源的现代意义
如今,被子植物在地球表面和植被的环境中占据主导地位,其数量比任何其他植物群都要多。因此, 它们是鸟类和哺乳动物(包括人类)最重要的最终食物来源。 此外,开花植物是绿色植物中最具经济价值的群体,是药物、纤维产品、木材和观赏植物的来源。
被子植物在授粉和传播过程中与昆虫和其他动物建立协同作用的能力是其进化成功的原因之一。植物和动物一直是共同进化现象的主角,这使得它们能够达到目前的高生物多样性水平。
有趣的是,花粉继续成为现代创新的主角。:新加坡研究人员 他们研制出一种由向日葵花粉制成的纸,可以擦除并重复使用多次, 展示这种古老的生物结构如何继续启发当代的技术解决方案。
微观发现的遗产
该研究发表于 诉讼中的国家科学院院士,完美地展现了科学如何通过看似微小的发现来揭示巨大的真理。四粒花粉粒,每粒都比人类头发的宽度还要小,改写了地球上花朵起源的时间线。
Heimhofer 教授的结论是,开花植物的出现极大地改变了生物多样性。但现在我们知道,这一过程比我们想象的至少早了2万年。这对我们所有人来说都是一个谦逊的教训:大自然总是隐藏着一些惊喜,即使在最小的细节中。
每当你欣赏一朵花时,请记住你正在欣赏的是 123 亿年前进化创新的成果。这是一项非常成功的创新,以至于今天我们很难想象没有它的世界。这一切都始于花粉粒,它们非常小,几乎看不见,但其威力却足以永远改变我们星球的面貌。
下次你对花粉打喷嚏时,请记住:你正在对大自然最古老、最成功的发明之一做出反应。 达尔文肯定会欣赏这种讽刺。