儘管地球上大多數植物都會開花,但花的演化過程卻仍籠罩在神秘的陰影下。花是被子植物(又稱開花植物)的生殖器官,它們是植物界最多樣化的種類,目前世界上共有超過36萬種被子植物,而它們全部起源於一個遙遠的共同祖先。
這朵遠古時期的被子植物祖先,大約生活在兩億五千萬年至一億四千萬年前,它在這個美麗星球逐漸變暖的時候,盛開出世界上第一朵花。那是一個比今日擁有更多氧氣和溫室氣體的環境,而陸地還是由恐龍所主宰的原始世界。
雖然恐龍早在六千五百萬年前滅絕,但科學家瞭解禽龍的程度卻遠勝於原始的花。最主要的原因是人們還未發現始祖花的蹤跡,因為花的結構脆弱只能在非常幸運的情況下轉化成化石,而人類目前還沒有找到一億四千萬前或更早以前的花朵化石,導致科學家對始祖花的看法非常有限。
直到最近,由植物學家組成的國際團隊發表了一項重大的新研究,他們重建出始祖花迄今為止最有可能的樣貌和特徵。這項刊登在《自然通訊》(Nature Communications)期刊上的研究並不是依據花化石做出的模型,而是透過分析800多種當代被子植物所得出的結論。
植物學家透過比較眾多被子植物的相似性與差異性,以推斷其祖先的樣貌特徵。舉例來說,由於所有蘭科植物的花其中一半皆為另一半的鏡像(兩側對稱),因此科學家便假設它的祖先應該也有兩側對稱的花瓣,接著與其最近的祖先相互比對特徵,如此反覆比較直到回溯至被子植物家譜的根源。
那麼始祖花可能長什麼樣子呢?
從某些方面來看,始祖花看起來有點像現代的玉蘭:它具有多個未分化的「花瓣」(技術上來說是花被片),並以同心圓的方式排列。而在其中心有著多排生殖器官,包括產出花粉的雄蕊和內藏胚珠的雌蕊。遠古時期的傳粉者就是在這朵花上爬行蒐集花粉,不知不覺地幫助了被子植物繁殖。
除了樣貌特徵的推論,這項新研究也有助於釐清始祖花是否為雌雄異體,又或者是雄性和雌性生殖器官生長在同一株花裡的雌雄同體。過去的證據指出了兩種不同的答案:一方面,已知最早和其他被子植物分開演化的譜系,現存只有來自太平洋島嶼新喀里多尼亞的罕見灌木「無油樟」(Amborella),其花朵為雌雄異株的單性花;但另一方面,現代被子植物大多數為雌雄同株,同一朵花擁有兩種性別。
研究作者解決了這項爭議,並表明始祖花為雌雄同株。這意味著古代的開花植物能作為雄蕊或雌蕊不斷地繁殖,當花粉傳遞至新環境時,這種雌雄同株的特徵對它們的生存繁殖也更為有利。此外,許多漂洋過海至偏遠海島的植物物種往往也是雌雄同體,這種具雙性別的特徵使遠古時期的開花植物優於其他競爭對手。
儘管始祖花與現代花朵有明顯的相似之處,但它們也有令科學家感到驚訝的部分。例如,植物學家從很久以前認為,始祖花的中心周圍應是呈螺旋狀排列,這種特徵可以在八角這類現代物種中看見。然而,新的重建模型卻強烈地認為,始祖花的生殖器官並非螺旋狀,而是與大多數現代植物相同的同心圓或「螺紋狀」排列。
現在我們知道地球上最早的花可能長什麼樣子,但科學家仍不清楚花是如何演化成現在這樣,而導致其演化的詳細過程也還是未知數。也許科學家只能等到發現兩億五千萬年至一億四千萬年之間的新化石樣本後,才能揭開花朵的起源真相。
參考報導:The Conversation