什么是當(dāng)今最繁盛的植物類群?被子植物(有花植物)當(dāng)之無愧，其在陸地生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。被子植物的繁衍需要靠傳粉，而誰是被子植物最早的傳粉者一直是科學(xué)家不斷探索的問題。

去年上半年，英國蒂海爾卡科研團(tuán)隊(duì)提出白堊紀(jì)的短翅花甲是中生代被子植物傳粉者。而在去年年底，中山大學(xué)生態(tài)學(xué)院助理教授包童聯(lián)合德國、奧地利、英國、冰島等國的學(xué)者在《自然》子刊《自然·植物》發(fā)表文章，對此結(jié)論提出了新認(rèn)識。

尋找最早傳粉者步履不停

對于被子植物傳粉者的尋找要從1億年前說起。有化石記錄顯示，被子植物在白堊紀(jì)中期突然大量出現(xiàn)。達(dá)爾文認(rèn)為，一切類群都應(yīng)該有一個從少到多的發(fā)展過程，因此他將這一反?，F(xiàn)象稱為“討厭之謎”。

“人類的大部分食物都來自被子植物，90%以上的被子植物需要昆蟲進(jìn)行授粉，從而促進(jìn)基因流動，這才有了我們今天的花花世界。因此，昆蟲傳粉被認(rèn)為是白堊紀(jì)中期被子植物大爆發(fā)的一個關(guān)鍵因素。但究竟昆蟲的傳粉行為是什么時候在地球上出現(xiàn)的?這在全世界是一個謎。”包童說。

世界上的科學(xué)家一直都在尋找這位最早出現(xiàn)的“紅娘”，以解答達(dá)爾文的“討厭之謎”。

2019年，包童在約1億年前白堊紀(jì)中期的緬甸琥珀中首次發(fā)現(xiàn)了被子植物經(jīng)甲蟲(原始花蚤類)進(jìn)行傳粉的直接證據(jù)。該研究結(jié)果證實(shí)了許久以來學(xué)者們關(guān)于白堊紀(jì)甲蟲是早期被子植物傳粉者的猜想，填補(bǔ)了早期被子植物蟲媒授粉證據(jù)的空白。這是科學(xué)家們找到的最早的傳粉“紅娘”。

但關(guān)于“紅娘”的尋找還遠(yuǎn)未結(jié)束。2021年上半年，一個新的“紅娘”又被英國一個科學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)。蒂海爾卡科研團(tuán)隊(duì)對一枚白堊紀(jì)緬甸琥珀標(biāo)本中的內(nèi)容物化石進(jìn)行分析，得出早期短翅花甲是中生代被子植物傳粉者的結(jié)論。

三個問題質(zhì)疑“紅娘”身份

細(xì)細(xì)琢磨，蒂海爾卡科研團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)論讓一部分科學(xué)家產(chǎn)生了質(zhì)疑。

“通過化石來驗(yàn)證甲蟲傳粉具有一定的不確定性，因?yàn)榇蠖鄶?shù)結(jié)論是基于化石中的甲蟲是否有適于傳粉的形態(tài)特征，或是與以花粉為食的現(xiàn)生類型比對來進(jìn)行推斷。”包童說，為了進(jìn)一步驗(yàn)證自己的猜想，他和團(tuán)隊(duì)根據(jù)文中的描述和結(jié)論，重新設(shè)計(jì)了現(xiàn)生昆蟲學(xué)和孢粉學(xué)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合理論分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了3個問題。

首先，糞化石尺寸明顯超出甲蟲消化道的可能容積。蒂海爾卡科研團(tuán)隊(duì)指出其研究琥珀標(biāo)本中包含短翅花甲化石、疑似的糞化石和若干被子植物花粉顆粒。包童團(tuán)隊(duì)經(jīng)細(xì)致現(xiàn)生昆蟲生理學(xué)分析，認(rèn)為此糞化石的尺寸明顯超出了甲蟲消化道的可能容積，因此難以確認(rèn)其與該短翅花甲科甲蟲之間的關(guān)系。

第二，糞化石并未體現(xiàn)昆蟲糞便特有的膜狀結(jié)構(gòu)。“以甲蟲為代表的很多昆蟲類群，其取食的花粉經(jīng)消化道排出體外時，花粉結(jié)構(gòu)會有一定的擠壓和變形或破損，且昆蟲糞便表面會有膜狀結(jié)構(gòu)保留。”包童說。但蒂海爾卡科研團(tuán)隊(duì)研究中所示糞化石均無體現(xiàn)上述特征。

第三，糞化石所含花粉并非被子植物花粉。蒂海爾卡科研團(tuán)隊(duì)指出，該甲蟲被超過100枚花粉顆粒包圍，甲蟲附近有4個聚集而成的花粉簇，這些花粉屬于典型的三溝型花粉，與此琥珀中保存的糞化石所含花粉類型一致。

包童團(tuán)隊(duì)經(jīng)古植物學(xué)和孢粉學(xué)分析，證明此花粉是屬于一類已滅絕的裸子植物Erdtmanithecales，而非三溝型花粉。“三槽花粉也有三條‘溝’，但其中一條較另外兩條更寬，不仔細(xì)觀察很容易將這種花粉誤認(rèn)為被子植物的花粉。”包童指出。

“以上一系列證據(jù)很好地支持了對蒂海爾卡科研團(tuán)隊(duì)提出的中早期短翅花甲是中生代被子植物傳粉者結(jié)論的質(zhì)疑。”包童說。

值得一提的是，在此學(xué)術(shù)質(zhì)疑過程中，科學(xué)家均持開放的態(tài)度。“誰是真正的傳粉‘紅娘’，是近年來古生物學(xué)界的研究熱點(diǎn)，很多科學(xué)家都在努力嘗試。”包童介紹，他們的質(zhì)疑通過了同行嚴(yán)格謹(jǐn)慎的評審過程，需經(jīng)過被質(zhì)疑文章作者的多次辯駁以及三位獨(dú)立評審人的通過。他們在質(zhì)疑發(fā)表過程中得到了國際古昆蟲、古植物相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者和被質(zhì)疑文章的審稿人的支持，“所有科學(xué)家都希望通過共同的努力，找出真正的‘紅娘’。”他說。

標(biāo)簽： 生物學(xué)界 研究