科學家首次發現被包裹在琥珀中的4000萬年前的松果種子發芽

俄勒岡州立大學的研究首次發現了一種被稱為早熟萌發的罕見植物狀況的化石證據,在這種狀況下,種子在離開果實之前就會發芽在發表於《歷史生物學》的一篇論文中,俄勒岡州立科學院的George Poinar Jr.描述了一個大約有4000萬年歷史的松果,它被包裹在波羅的海琥珀中,幾個胚莖正在冒出來。

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Poinar說:“對所有植物的發展至關重要的是,種子發芽通常發生在種子落地之後,”他是利用保存在琥珀中的植物和動物生命形式來了解遙遠過去的生物學和生態學的國際專家。“我們傾向於將母體發芽–仍在母體內的胚胎髮育–與動物聯繫起來,而忘記了它有時確實發生在植物中。”

Poinar說,到目前為止,最典型的是那些涉及被子植物的發生。被子植物直接或間接地提供了人們所吃的大部分食物,它們有花,併產生包裹在果實中的種子。他說:“在缺乏種子休眠的植物中,種子在果實中發芽是相當普遍的,如西紅柿、辣椒和葡萄柚,它的發生有各種原因。但在被子植物中,這很罕見。”

針葉樹等被子植物產生”裸體”或不封閉的種子。Poinar說,松果中的早熟發芽是如此罕見,以至於科學文獻中只描述了1965年自然發生的這種情況的一個例子。

他說:“這就是這一發現的部分原因,甚至超越了它是第一個涉及種子發芽的植物活體化石記錄。我發現這個小松果中的種子可以在松果內開始發芽,並且在它們在樹脂中滅亡之前,芽可以長出這麼長,這很吸引人。”

Poinar說,在萌芽的頂端是針簇,有些針簇是五捆的,這使化石與已滅絕的松樹物種Pinus cembrifolia聯繫在一起,後者以前在波羅的海琥珀中被描述過。他補充說,波羅的海琥珀中的松果並不常見。由於松果的鱗片很硬,它們通常保存得很好,看起來栩栩如生。

Poinar說,植物的生命力通常表現為兩種方式之一。早熟萌發是這兩種方式中比較常見的,另一種是無性繁殖,例如當球莖直接從母株的花頭中冒出來時。

他說:“在這塊化石的種子活體化的情況下,種子產生了萌芽期莖,在琥珀中非常明顯。這些被稱為下胚軸的莖是否在圓錐體被包裹在琥珀中之前出現,目前還不清楚。然而,根據它們的位置,似乎有些生長,如果不是大部分,是在松果落入樹脂后發生的。”

“通常情況下,一些活動是在生物被包裹在樹脂中之後發生的,比如被包裹的昆蟲沉積卵,”Poinar說。“另外,昆蟲寄生蟲有時會在它們的宿主被困住后逃入樹脂中。在松果的情況下,覆蓋在嫩枝暴露部分的角質層可以保護它們不被樹脂的天然固定劑迅速進入。”

對現存裸子植物的研究表明,這種情況可能與冬季的霜凍有關。Poinar說,如果波羅的海琥珀森林有一個潮濕、溫暖的環境,那麼輕度的霜凍是可能的。

他說:“這是第一個關於植物種子活體的化石記錄,但是這種情況可能比這個始新世的記錄要早得多。沒有理由無性繁殖不可能發生在數億年前的古代孢子植物中,如蕨類和茄科植物。”