江西林业科技

植物科学家曾认为，苔类是最原始的现存植物。图片来源：美国《国家科学院院刊》

人类要感谢陆地植物提供了可以呼吸的氧气。现在，人们对于它们何时首次走向陆地有了更好的了解。虽然已知最古老的陆地植物化石拥有4.2亿年的历史，但研究人员如今断定，绿藻类层首次登上陆地的时间比这早近1亿年。

“该研究具有重要的全球影响，因为我们知道早期的植物令气候变冷并且增加了地球大气层中的氧气含量。”并未参与此项研究的英国埃克塞特大学地球系统科学家Tim Lenton表示，这些条件支撑了陆地动物生命的扩展。

几十年来，生物学家一直试图提出一个可靠的陆地植物诞生日期。然而，由于缺少脊椎和坚硬的外壳，植物在化石记录中留下的信息很少，因此研究人员怀疑即便是最古老的植物化石也无法代表最早的植物群。

一些科学家尝试利用植物遗传数据作为“分子钟”，以阐明它们的进化历史——知道特定的突变速率，便能基于植物DNA中的差异，估测各个物种是在多久以前分离的。不过，研究人员一直未搞清楚植物家族树上最低，或者说最早的分支。在此基础上，包括人们最熟悉的树木、农作物和花在内的维管植物在苔类、角苔类和藓类出现后的某个时间段诞生。然而，后3个种群出现的顺序一直是个未解之谜，妨碍着分子钟研究。

Philip Donoghue认为，如果拥有足够的计算能力，便能破解这一谜题。身为布里斯托大学古生物学家的Donoghue和同事从此前收集的关于100多种植物和藻类物种的遗传数据入手。他们利用若干种类型的分析，测试了关于4个植物种群关系的每种排列，并且将十几种植物化石的年龄考虑在内，作为现实核查。

Donoghue和同事在日前出版的美国《国家科学院院刊》上报告称，关于植物家族树基石的确切配置对追溯最早的陆地植物来说并没有关系。所有分析表明，陆地植物最早出现在约5亿年前的寒武纪时期。当时，多细胞动物物种的发育已经开始。

Lenton认为，最新分析“表明，最早的陆地植物出现得比人们原认为的更早，而这同目前关于哪种陆地植物最早进化出来的不确定性并无关联”。

Donoghue团队还将计算能力应用于解决这些不确定性。植物科学家曾认为苔类是最原始的现存植物，因为它缺少根部以及用于气体和水分交换的气孔。但一些最新研究表明，像苔类一样的植物并不是最早的陆地植物。如今，Donoghue对此表示赞同。他认为，苔类同藓类存在最密切的关联，并且曾经拥有根部和气孔，但随着时间的流逝丧失了这些特征。该团队在日前出版的《当代生物学》杂志上报告了这一发现。

“一直以来的假设是所有植物的祖先在生理结构上同苔类相似。”Donoghue介绍说，但其团队的分析显示，该祖先可能拥有初步的根部和气孔，因此可能生长得更好，并且处理了更多的土壤和二氧化碳，对地球生物地球化学的影响也比研究人员一直认为的更大。

“很高兴看到他们得出的关于苔类的结论和我们的相同。”美国乔治亚大学植物进化生物学家Jim Leebens-Mack表示。他曾帮助收集了Donoghue用于最新分析的数据。

Leebens-Mack还赞扬计算陆地植物何时出现的研究是迄今最深入的研究。佛罗里达大学植物进化生物学家Pamela Soltis则认为，如果Donoghue的结果是正确的，那么“这改变了陆地生命起源的整个时间线以及植物和相关动物种群随后的进化转变步伐”。同时，“这些更早的日期意味着地球变化发生的速度可能比我们想象的更加缓慢”。

Leebens-Mack仍对此持谨慎态度。他认为，分子钟分析总是会得出更加古老的日期，因此“我一直对这些估测结果持保留意见”。（来源：科学网 徐徐）