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  • 针叶树研究说明了进化的曲折

     时间:2021-01-26 20:05:16  来源:

    一项新的研究不仅提供了针叶树之间授粉如何进化的详尽分析,而且还阐明了进化是如何进行的?远非直接向前发展?有时使长期和有利的功能无法挽回地丧失了。此外,作者们指出,成功但最终脆弱的授粉机制的持续崩溃可能导致了新的性状和功能多样性。

    生态学和进化生物学的助理教授安德鲁·莱斯利(Andrew Leslie)和他的合著者研究了460多个针叶树种,以定序并追溯具有古老授粉功能的三个性状的进化。许多松树和云杉种类仍然表现出以下特性:由于称为sacci(充气的膀胱)的结构,朝下的胚珠以及适时的液滴喷出而使花粉颗粒浮起。

    一年中的几天里,这些树木将其花粉送入风中。落在胚珠下方圆锥体上的花粉被液滴吞没,并且由于它们是浮力的,所以漂浮在胚珠中。该方法的优点是可以滤除非松散颗粒,并且可以将花粉囊的浓度引导至原本被良好屏蔽的胚珠。

    该论文的第一作者莱斯利在进化杂志上说,人们认为这些特征是相关的。“我们所做的就是把它放在进化的背景下。”

    松散而脆弱的联盟

    他们发现,虽然该机制显然已经为数亿年前的针叶树世界提供了很好的服务,但它正在逐渐消失。这些特性与骨骼和肌肉以及结缔组织似乎在人类手臂中的发育方式没有紧密联系。相反,在针叶树中,这些授粉性状之间的联系几乎完全基于它们的共有功能,而不是基于某些相互交织的生理学。

    最终,松散的联盟开始在许多物种中瓦解。失去任何单一性状就足以破坏该机制,并且由于各种未知的原因,一些针叶树进化枝失去了漂浮的球状花粉,另一些则掉落了小滴,有些使胚珠重新定向。

    研究表明,在进化过程中,选择压力或纯粹的机会可能破坏这种松散相关的性状之间的功能关系,例如莱斯利所研究的一种,即使这种关系运行良好。

    事实上,莱斯利的分析发现,一旦这种授粉机制在一个物种中消失了,它就永远不会消失。

    相反,进化记录表明,当针叶树种的机制崩溃时,它们变得“自由”以将其性状用于其他用途,或开发全新的性状,莱斯利将其称为“停滞和释放”。

    莱斯利说:“从某种意义上说,也许这些特征被这样松散地整合在一起,实际上可能使它们时不时地寻求更好的解决方案。”

    现在许多物种具有某些但不是全部三个特征。莱斯利说,例如,杜松仍然会散发液滴以从风中捕获花粉,但它们不再具有漂浮的球状花粉,而许多胚珠朝下,有些则没有。与此同时,铁杉花已经完全移动,不断发展的花粉可以落在圆锥体的任何地方,并长出管子到达胚珠。

    莱斯利说,他希望这项研究能引起人们对浮选授粉机制的关注,作为植物进化的有趣案例。

    莱斯利说:“这个系统有趣的是,它似乎已经进行了数亿年的长期功能集成,但是这个系统很好地展示了当这些功能相互作用中断时会发生什么。” 。“然后特质朝着自己的方向发展。”

     

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