《當(dāng)代生物學(xué)》：化石葉片上特殊的昆蟲(chóng)取食揭示了感夜性的趨同性起源

2025-12-12 00:06:28 分類：知識(shí) 閱讀(57575)

團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的兩種大羽羊齒類植物化石。（馮卓 攝）

現(xiàn)生植物葉片在夜晚合攏后被咬出的“蟲(chóng)眼”。（馮卓 攝）
（神秘的學(xué)化武漢包養(yǎng)外圍上門(mén)外圍女上門(mén)外圍上門(mén)外圍女（電話微信180-4582-8235）提供1-2線熱門(mén)城市快速安排30分鐘到達(dá)地球uux.cn）據(jù)云南大學(xué)古生物研究院：有些植物擁有一種神奇的能力，即它們的片上葉片在白天展開(kāi)，而在夜晚合攏或下垂，特殊同性這種能力稱為植物感夜性（nyctinasty）。夜性千百年來(lái)，起源植物葉片這種規(guī)律的當(dāng)代的昆周期性運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象一直吸引著人們的廣泛關(guān)注。1880年，生物石葉食揭示感查爾斯•達(dá)爾文（Charles Darwin）在其巨著《植物的學(xué)化運(yùn)動(dòng)本領(lǐng)》（The Power of Movement in Plants）一書(shū)中，形象地稱這種現(xiàn)象為“植物的片上武漢包養(yǎng)外圍上門(mén)外圍女上門(mén)外圍上門(mén)外圍女（電話微信180-4582-8235）提供1-2線熱門(mén)城市快速安排30分鐘到達(dá)睡眠運(yùn)動(dòng)”。然而，特殊同性由于缺乏化石證據(jù)，夜性我們至今對(duì)葉片“睡覺(jué)”習(xí)性的起源起源與演化歷程一無(wú)所知。云南大學(xué)古生物研究院馮卓團(tuán)隊(duì)，當(dāng)代的昆利用一種獨(dú)特的昆蟲(chóng)咬蝕結(jié)構(gòu)巧妙證實(shí)了化石植物存在感夜性，首次為葉片“睡覺(jué)”習(xí)性的起源與演化提供了重要線索。
馮卓等在采集于云南曲靖2.5億年前的兩種大羽羊齒類植物（單網(wǎng)羊齒屬Gigantonoclea）葉片上發(fā)現(xiàn)一種對(duì)稱排列在葉片中脈兩側(cè)的昆蟲(chóng)咬蝕結(jié)構(gòu)。而中脈兩側(cè)的咬蝕結(jié)構(gòu)在形態(tài)和大小方面呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性差異，即越靠近中脈或越靠近葉片基部時(shí)，中脈兩側(cè)的咬蝕結(jié)構(gòu)形態(tài)、大小差異越顯著。通過(guò)與現(xiàn)生植物的廣泛對(duì)比研究，馮卓等發(fā)現(xiàn)化石昆蟲(chóng)咬蝕結(jié)構(gòu)與感夜性植物葉片合攏時(shí)被昆蟲(chóng)取食留下的結(jié)構(gòu)一致，因此提出大羽羊齒類葉片上的昆蟲(chóng)咬蝕結(jié)構(gòu)是其沿中脈合攏時(shí)形成的，即證實(shí)了該化石葉片具有感夜性運(yùn)動(dòng)。
大羽羊齒類植物是繁盛于約3億年前至2.5億年前古地中海（古特提斯洋）沿岸熱帶—亞熱帶地區(qū)一類非常神秘的植物。主要分布于今天的東亞、東南亞等地區(qū)的二疊紀(jì)地層（少量出現(xiàn)在西亞、北美西海岸），其中我國(guó)產(chǎn)出的大羽羊齒植物化石標(biāo)本最豐富、多樣性最高。大羽羊齒類植物以單生或羽狀復(fù)生的大型葉片、多級(jí)網(wǎng)狀脈序?yàn)樘厣c當(dāng)今的雙子葉植物葉片具有非常類似的葉型結(jié)構(gòu)。盡管多數(shù)古植物學(xué)家認(rèn)為大羽羊齒植物屬于種子植物，但由于缺乏對(duì)其繁殖器官的深入認(rèn)識(shí)，大羽羊齒類植物的分類位置一直存在激烈爭(zhēng)論。尤其是在其莖干中發(fā)現(xiàn)了被子植物普遍具有的輸導(dǎo)組織——導(dǎo)管（vessel）結(jié)構(gòu)，更增加了大羽羊齒植物系統(tǒng)分類位置的神秘色彩。
目前，最早的被子植物化石出現(xiàn)于1.2億年前的白堊紀(jì)早期，而馮卓等（Feng et al., 2020, Earth-Science Reviews, 204: 103153）前期研究表明，大羽羊齒類植物在2.5億年前的二疊紀(jì)末生物大滅絕事件發(fā)生后就完全滅絕了。被子植物出現(xiàn)與大羽羊齒植物滅絕之間存在著近1.3億年的時(shí)間鴻溝，表明兩類植物之間或不存在任何親緣關(guān)系。在今天的植物界，除了蕨類植物中存在一例可靠報(bào)道外，感夜性現(xiàn)象全部出現(xiàn)于被子植物，尤以豆科和酢漿草科植物最為普遍，而在其他植物類群中尚未有確信發(fā)現(xiàn)。因此，馮卓等提出植物葉片的“睡眠運(yùn)動(dòng)”可能在不同植物支系中存在多次獨(dú)立起源，代表了一種趨同演化的結(jié)果。
該研究以“化石葉片上特殊的昆蟲(chóng)取食揭示了感夜性的趨同性起源”Specialized herbivory in fossil leaves reveals convergent origins of nyctinasty為題，于2023年2月16日在線發(fā)表于國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《當(dāng)代生物學(xué)》（Current Biology，論文連接https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(22)01980-7）。云南大學(xué)植物古生態(tài)團(tuán)隊(duì)帶頭人馮卓研究員為論文的第一兼唯一通訊作者。研究得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、第二次青藏科考、云南省“云嶺學(xué)者”專項(xiàng)、云南大學(xué)等項(xiàng)目資助。（原標(biāo)題：云南大學(xué)古生物研究院馮卓團(tuán)隊(duì)揭示植物感夜性起源機(jī)制）
相關(guān)：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)2.5億年前正在“睡覺(jué)”的植物化石
（神秘的地球uux.cn）據(jù)新華社昆明2月16日電（記者 岳冉冉）：我國(guó)古生物學(xué)家從距今2.5億年的化石中發(fā)現(xiàn)了植物愛(ài)“睡覺(jué)”的秘密。成果于北京時(shí)間2月16日在線發(fā)表在國(guó)際知名期刊《當(dāng)代生物學(xué)》上。
在自然界，有些植物擁有一種類似“睡覺(jué)”的現(xiàn)象，它們的葉片在白天展開(kāi)，在夜晚會(huì)合攏或下垂，學(xué)界稱之為“植物的感夜性”。葉片的這種周期性運(yùn)動(dòng)規(guī)律一直備受學(xué)界關(guān)注，但由于缺乏化石證據(jù)，學(xué)界至今對(duì)植物“睡覺(jué)”行為的起源與演化知之甚少。
近日，云南大學(xué)古生物研究院馮卓團(tuán)隊(duì)從植物化石身上，首次證實(shí)了遠(yuǎn)古時(shí)期的植物也具有感夜性。
這種化石是大羽羊齒類植物，距今2.5億年，在云南曲靖出土。團(tuán)隊(duì)觀察到，在植物的葉片上，有一種新型的昆蟲(chóng)咬蝕結(jié)構(gòu)，這些咬痕呈對(duì)稱狀排列于葉片中脈的兩側(cè)。從形態(tài)與大小看，葉片中脈一側(cè)的咬痕總與另一側(cè)的咬痕存在略微差異，而離中脈越近或離葉片基部越近時(shí)，兩側(cè)的咬痕差異越明顯。
與大量現(xiàn)生植物進(jìn)行對(duì)比研究后，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這些化石上的“蟲(chóng)眼”結(jié)構(gòu)竟然與現(xiàn)生植物葉片在夜晚合攏后被昆蟲(chóng)取食留下的結(jié)構(gòu)一致。“因此我們推斷，有昆蟲(chóng)咬蝕了正在‘睡覺(jué)’、葉片合攏的大羽羊齒類植物。難得的是，這一植物化石被完好地保存至今。”馮卓說(shuō)。
這一發(fā)現(xiàn)，把植物感夜性的起源時(shí)間推到了2.5億年前。