3.6亿年前的带翅种子：植物风力传播策略的起源
科学家们发现了有翼种子的最早例子之一，从而深入了解了植物风力传播策略的起源和早期演化。
一项发表在《eLife》杂志上的最新研究，揭示了已知第二早的有翅种子——Alasemenia——来自晚泥盆世，距今约3.6-3.85亿年。这项研究由北京大学地质学系造山带与地壳演化重点实验室教授王德明领衔，利用扎实的数学分析证明，Alasemenia的三翅种子比单翅、双翅和四翅种子更适应风传播。
风力传播：植物扩张的利器
植物种子的风力传播是一种自然机制，可使植物通过空气将种子传播到新的地区。 这有助于减少对资源的竞争，增加植物的生存机会。风力传播策略的例子包括风滚草、蒲公英和牛奶草等降落伞，以及枫树等带翅膀的种子（通常称为直升机种子）。
从孢子到种子：植物演化的里程碑
已知最早的植物种子可追溯到晚泥盆纪。这一时期标志着植物进化史上的一个重要里程碑，因为它们从以孢子为基础的繁殖（如蕨类和苔藓）过渡到以种子为基础的繁殖。然而，人们对这一时期种子的风力传播知之甚少，因为大多数化石缺乏翅膀，通常被保护性的壳斗包围。
Alasemenia：揭示早期风力传播的秘密
为了更好地了解早期风力传播机制，王德明及其同事研究了来自晚泥盆世的几种种子化石，这些化石来自安徽省宣城市新杭镇箭穿村。他们从中发现了一种新的种子化石——Alasemenia。
Alasemenia的种子长约25-33毫米，明显没有壳斗，这与这一时期的大多数其他种子不同。事实上，这是已知最古老的没有壳斗的种子记录之一，比以前认为的要早4000万年。每粒种子都有一层向外辐射的种皮，形成三个翼状裂片。这些翅膀向尖端逐渐变细，并向外弯曲，形成宽阔、扁平的结构，有助于种子迎风。
数学分析：三翅种子的优势
研究小组随后将Alasemenia与泥盆纪晚期已知的其他有翼种子进行了比较：Warstenia和Guazia。这两种植物的种子都有四个翅，瓜子的翅宽而平，疣桫椤的翅短而直。
研究人员进行了定量数学分析，以确定哪种种子的风力扩散效果最好。结果表明，像Alasemenia这样翅膀数目为奇数的种子，在从枝条上落下时能获得更稳定、更高的自旋率，从而能更有效地迎风传播，因此能从母株上传播得更远。
对植物演化的启示
“我们对Alasemenia的发现增加了我们对早期陆生植物风力传播策略起源的了解，”资深作者、中国科学院南京地质古生物研究所助理研究员黄璞说。“结合我们之前对瓜子属（Guazia）和疣石楠属（Warsteinia）的了解，我们得出结论，在晚泥盆世，在降落伞或羽流等其他方式出现之前，由于整装生长而出现的带翼种子是第一种形式的风力扩散策略。”
王德明补充说：“在晚泥盆世的Alasemenia中出现的三翅种子随后会在石炭纪出现双翅种子，然后在二叠纪出现单翅种子。”
未来展望
这项研究为我们提供了对植物风力传播策略起源和早期演化的宝贵见解。未来的研究将继续探索其他早期植物的风力传播机制，以及这些机制在植物演化中的作用。
参考文献
Wang, D., Huang, P., Zhang, Z., & Sun, G. (2024). A tri-winged seed from the Late Devonian: Evidence for the origin of wind dispersal in early land plants.eLife, 9, e92962. https://elifesciences.org/articles/92962
图片说明
图片展示了产自安徽省宣城市新杭镇箭穿村的有翅种子化石Alasemenia。图片由Deming Wang提供。
总结
Alasemenia的发现为我们提供了对早期陆生植物风力传播策略起源的宝贵见解。这项研究表明，三翅种子在晚泥盆世可能是一种有效的风力传播策略，并为我们理解植物演化提供了新的视角。
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