來自蘇格蘭一個(gè)地質(zhì)構(gòu)造的植物化石揭示了已知最早的根系形式的發(fā)展。 由GMI奧地利科學(xué)院格雷戈?duì)?孟德爾分子植物生物學(xué)研究所、愛丁堡大學(xué)和牛津大學(xué)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)完全基于化石證據(jù)的泥盆紀(jì)植物的三維重建。

研究結(jié)果表明，在4億年前的某個(gè)時(shí)候，在陸地植物進(jìn)化后不久，不同軸類型在分支點(diǎn)的出現(xiàn)導(dǎo)致了進(jìn)化的復(fù)雜性。這些結(jié)果發(fā)表在《eLife》上。

新的研究證明了4億多年前已知最古老的根軸是如何發(fā)展的。此時(shí)的根部進(jìn)化是一個(gè)戲劇性的事件，影響了我們的地球和大氣層，并導(dǎo)致了生態(tài)和氣候變化的轉(zhuǎn)變。

Asteroxylon mackiei的三維重建是通過數(shù)字方式重新組合薄薄的巖石片制成的。該重建顯示了綠色的高度分枝的葉狀枝，以及藍(lán)色和紫色的根系。3D比例尺為1 x 0.1 x 0.1厘米。

來自Rhynie白堊紀(jì)的結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的植物Asteroxylon mackiei化石的第一個(gè)基于證據(jù)的三維重建顯示了根和其他類型的軸在這種古老的植物中是如何發(fā)展的。該化石保存在蘇格蘭阿伯丁郡Rhynie村附近發(fā)現(xiàn)的白堊巖(一種燧石)中。這些標(biāo)本在4.07億年前的早泥盆紀(jì)時(shí)期的巖石中保存得特別好。

已滅絕的Asteroxylon屬屬于被稱為狼尾草的植物群，該類植物還有活體代表水韭與卷柏。這項(xiàng)重建工作使研究人員第一次能夠收集到這塊神秘化石的解剖和發(fā)育信息。這具有特別的意義，因?yàn)橐郧皩?duì)這種植物化石結(jié)構(gòu)的解釋在很大程度上是基于與現(xiàn)存植物的零星圖像的比較。

安裝在玻璃幻燈片上的4.07億年前的Rhynie白堊的薄片，顯示了保存在其中的植物化石的驚人的保存。德國明斯特大學(xué)的古植物學(xué)收藏中的標(biāo)本編號(hào)為4178。比例尺上的每個(gè)間隔是1毫米。

重建表明，這些植物發(fā)展根系的方式與今天現(xiàn)存的植物發(fā)展根系的方式完全不同，A. mackiei的生根軸是已知最早的植物根系類型。

這些是已知的最古老的類似于現(xiàn)代根的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在我們知道它們是如何形成的。它們是在一個(gè)類似嫩枝的軸形成一個(gè)分叉時(shí)發(fā)展起來的，其中一個(gè)棱角保持其嫩枝特性，第二個(gè)棱角發(fā)展了根的特性。這種分支機(jī)制被稱為"二分支"，在共享結(jié)構(gòu)特性的組織內(nèi)的活體植物中是已知的。然而，在現(xiàn)有的活體植物中沒有根以這種方式發(fā)展，表明這種根的形成機(jī)制現(xiàn)在已經(jīng)滅絕了。

蘇格蘭阿伯丁郡的雷尼村的景色。被稱為Rhynie chert的化石礦床是以一個(gè)多世紀(jì)前首次發(fā)現(xiàn)的Rhynie村命名的。

"在Rhynie發(fā)現(xiàn)化石100年后，我們的重建展示了這些神秘的植物的真實(shí)面貌!"。這項(xiàng)重建工作還展示了根部是如何形成的。"GMI小組負(fù)責(zé)人、這項(xiàng)工作的共同通訊作者利亞姆-多蘭感嘆道。了解這些來自早期泥盆紀(jì)的植物的結(jié)構(gòu)和進(jìn)化為我們提供了對(duì)地球歷史上一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期的事件的洞察力，就在植物在大陸的干燥表面定居之后，它們開始在陸地上生長(zhǎng)和傳播。

它們的進(jìn)化、輻射和在各大洲的傳播對(duì)地球系統(tǒng)產(chǎn)生了巨大的影響。植物根部降低了大氣中的二氧化碳水平，穩(wěn)定了土壤，并徹底改變了各大陸表面的水循環(huán)。植物進(jìn)化的環(huán)境和生態(tài)影響的根源是植物根部本身。

Hetherington強(qiáng)調(diào)了他的研究是如何由幾代古生物學(xué)家收集的化石促成的，這些化石被收藏在許多不同的博物館和大學(xué)。進(jìn)化的許多關(guān)鍵問題的答案就在這些機(jī)構(gòu)的書架上。

關(guān)鍵詞： 化石 地質(zhì)構(gòu)造 根系形 泥盆紀(jì)植物