被子植物是當前生態系統中最重要的一個植物群。離開了被子植物,人們就無法生存。被子植物的來源和歷史是植物系統學家關注的重點,而想要弄清楚相關問題,離不開化石證據。這就解釋了為什麼很多古植物學家都在努力尋找歷史上的第一朵花。
近日,中科院南京地質古生物研究所王鑫研究員在國際學術期刊《生物系統》(Biosis: Biological Systems)上發表論文,報導了來自墨西哥的侏羅紀被子植物果實化石。這是首次在歐亞大陸之外發現早期被子植物化石,也是中國科學家首次獨立研究北美的早期被子植物果實化石。
新報導的化石被命名為墨西哥迪爾切果Dilcherifructus mexicanagen. et sp. nov。之所以這麼命名是因為化石的標本是由早期被子植物研究領域著名學者大衛·迪爾切院士在墨西哥採集的。1968年,年輕的迪爾切隨著自己的導師西奧多·德雷佛雅斯院士參加了一次美國地質學會學術年會的會後考察,其間收集了一些侏羅紀植物化石標本,其中就包括這枚墨西哥迪爾切果的模式標本。2017年,王鑫走訪了美國幾所科研機構,在佛羅里達自然歷史博物館發現這枚標本並進行了研究。
該化石出自墨西哥瓦哈卡州特索阿特蘭市以南9英里處西莫恩地層的一處露頭。化石是嵌在淡黃色粉砂岩中的煤化壓縮物(圖1a)。通過相機和立體顯微鏡研究發現,果實呈圓形,有一個頂端和一個基部的凹陷,長10-13.6毫米,寬10-13毫米;包括一個種子和一個封閉的果皮,果皮表面光滑,種子在果實裡面,呈圓形,長約8毫米,寬6-9毫米(圖1a-b)。頂端凹陷處有一個長76微米、寬30微米的宿存花柱(圖1b-c)。外果皮的表皮細胞呈多角形或矩形,長20-60微米,寬13-38微米(圖2d-e)。氣孔長25微米,寬5.4微米,被大約五個表皮細胞包圍,開口方向與鄰近的表皮細胞持平。
值得注意的是,研究者將其認為是被子植物果實而非種子,主要是因為通常被硬的種皮包裹的種子是很難被觀察到的;只有其內部比外部包裹層更硬,在壓扁時才可以被看到,這種情況經常出現在被子植物的果實中。
研究表明化石屬於侏羅紀時期,雖然被子植物的起源比其要早得多,但它在北美的出現代表了被子植物在侏羅紀就已經廣泛分佈。這一資訊也促使人們重新思考被子植物的歷史和相關假設。
相關研究得到了中國科學院戰略性先導科技專項(B類)和國家自然科學基金的支持。
論文資訊:Wang Xin,The currently earliest angiosperm fruit from the Jurassic of North America,Biosys: Biological Systems,2021,2(4):416-422,doi:10.37819/biosis.001.04.0160.https://eaapublishing.org/journals/index.php/biosis/article/view/160/229.
圖1.墨西哥侏羅紀被子植物果實化石的一般形態及其細節
圖2.顯微鏡下果實化石的氣孔