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南京古生物所等在內蒙古發現3億年前的左旋纏繞植物

2019-12-25 南京地質古生物研究所
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  “手性”一詞指一個物體不能與其鏡像相重合,如我們的雙手,左右手雖然互爲鏡像,但大拇指與小拇指是無法重合的。“手性”廣泛存在于宇宙中,大如銀河星系,小至中微子的運動軌迹,都存在非對稱的旋性,且很多都偏愛單一手性(左旋或者右旋)。植物也不例外,據文獻報道,現生纏繞植物超過90%都偏爱右旋。然而,近日中國科學院南京地質古生物研究所的科研人员,在内蒙古约3億年前“植物龐貝城”沼澤森林中卻發現一種穩定左旋的纏繞植物。相關研究成果于近日在線發表于《細胞》出版集團《當代生物學》(Current Biology)雜志上。

  現生纏繞植物主要存在于被子植物當中,其他還包括裸子植物買麻藤屬以及真蕨植物的海金沙屬植物。在地質曆史中,盡管攀爬植物類型在中泥盆世很可能便已出現,但確切的纏繞植物化石全世界僅有一例報道于山東中新世1600萬年前的“山旺植物群”中,可能是一種自纏繞的被子植物。

  在內蒙古烏海市烏達煤田,因火山噴發活動,降落的火山灰原地埋藏了一距今約3億年的沼澤森林。其保存方式與意大利龐貝城頗爲相似,因此稱之爲中國“植物龐貝”

  近日,南京古生物所“植物龐貝”研究團隊研究員王軍、助理研究員周衛明、博士李丹丹與捷克西波西米亞博物館Josef Psenicka及美國斯坦福大學教授Kevin Boyce等通過合作,在該沼澤森林群落中發現了一種新的纏繞植物化石。這是地質曆史上第二例纏繞植物化石,該發現將植物纏繞習性的出現追溯至3億年前的晚古生代。

  由于“植物龐貝”特殊的三維立體保存方式,研究人員得以進一步對纏繞和宿主植物進行物種鑒定。通過對標本的包埋和切片,研究人員獲取了兩者的解剖結構信息。

  結果顯示,纏繞植物具C型維管束,應當屬真蕨植物的葉軸。另一塊同産地采集的纏繞化石連生的葉片表明該纏繞植物可能爲一種回卷蕨類(Anachoropterid)的真蕨植物。有意思的是,現生的纏繞植物包括真蕨植物海金沙屬,主要都是以右旋纏繞,但地質曆史上的兩例纏繞植物化石卻都是左旋纏繞。這指引人們要想解決現代生物學中同手性的起源和演化問題,未來還需要古生物學家在化石中尋找更多的線索。

  另一方面,宿主植物具發育良好的次生木質部,通過詳細的特征比對,研究人員進一步判斷該宿主植物爲一種華麗美木目(Callistophytales)的種子蕨植物。華麗美木目植物在以往文獻中通常都認爲是攀爬植物,當前化石中宿主植物的主莖也都非常狹細(4 mm8 mm),主莖表明具刺,一些小羽片葉片狹縮,頂端發育有“吸盤”結構,種種證據表明當前宿主植物也具攀爬習性。

  科研人員推測,纏繞植物和宿主植物在生活時期應當還一同攀爬在一棵樹上,這種“雙重攀爬”現象顯示出早二疊世沼澤森林群落生態已經具有了非常高的複雜性。

  相关研究得到中科院先導專項(B)、国家自然科学基金、现代古生物学与地层学國家重點實驗室基金、中科院外国专家特聘研究员计划以及捷克基金会联合资助。

  論文链接

纏繞植物化石及其複原圖

打印 責任編輯:葉瑞優

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