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什么是當(dāng)今最繁盛的植物類群?被子植物(有花植物)當(dāng)之無愧，其在陸地生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。被子植物的繁衍需要靠傳粉，而誰是被子植物最早的傳粉者一直是科學(xué)家不斷探索的問題。

去年上半年，英國蒂海爾卡科研團隊提出白堊紀(jì)的短翅花甲是中生代被子植物傳粉者。而在去年年底，中山大學(xué)生態(tài)學(xué)院助理教授包童聯(lián)合德國、奧地利、英國、冰島等國的學(xué)者在《自然》子刊《自然·植物》發(fā)表文章，對此結(jié)論提出了新認識。

尋找最早傳粉者步履不停

對于被子植物傳粉者的尋找要從1億年前說起。有化石記錄顯示，被子植物在白堊紀(jì)中期突然大量出現(xiàn)。達爾文認為，一切類群都應(yīng)該有一個從少到多的發(fā)展過程，因此他將這一反?，F(xiàn)象稱為“討厭之謎”。

“人類的大部分食物都來自被子植物，90%以上的被子植物需要昆蟲進行授粉，從而促進基因流動，這才有了我們今天的花花世界。因此，昆蟲傳粉被認為是白堊紀(jì)中期被子植物大爆發(fā)的一個關(guān)鍵因素。但究竟昆蟲的傳粉行為是什么時候在地球上出現(xiàn)的?這在全世界是一個謎。”包童說。

世界上的科學(xué)家一直都在尋找這位最早出現(xiàn)的“紅娘”，以解答達爾文的“討厭之謎”。

2019年，包童在約1億年前白堊紀(jì)中期的緬甸琥珀中首次發(fā)現(xiàn)了被子植物經(jīng)甲蟲(原始花蚤類)進行傳粉的直接證據(jù)。該研究結(jié)果證實了許久以來學(xué)者們關(guān)于白堊紀(jì)甲蟲是早期被子植物傳粉者的猜想，填補了早期被子植物蟲媒授粉證據(jù)的空白。這是科學(xué)家們找到的最早的傳粉“紅娘”。

但關(guān)于“紅娘”的尋找還遠未結(jié)束。2021年上半年，一個新的“紅娘”又被英國一個科學(xué)家團隊發(fā)現(xiàn)。蒂海爾卡科研團隊對一枚白堊紀(jì)緬甸琥珀標(biāo)本中的內(nèi)容物化石進行分析，得出早期短翅花甲是中生代被子植物傳粉者的結(jié)論。

三個問題質(zhì)疑“紅娘”身份

細細琢磨，蒂海爾卡科研團隊的研究結(jié)論讓一部分科學(xué)家產(chǎn)生了質(zhì)疑。

“通過化石來驗證甲蟲傳粉具有一定的不確定性，因為大多數(shù)結(jié)論是基于化石中的甲蟲是否有適于傳粉的形態(tài)特征，或是與以花粉為食的現(xiàn)生類型比對來進行推斷。”包童說，為了進一步驗證自己的猜想，他和團隊根據(jù)文中的描述和結(jié)論，重新設(shè)計了現(xiàn)生昆蟲學(xué)和孢粉學(xué)實驗，結(jié)合理論分析與實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了3個問題。

首先，糞化石尺寸明顯超出甲蟲消化道的可能容積。蒂海爾卡科研團隊指出其研究琥珀標(biāo)本中包含短翅花甲化石、疑似的糞化石和若干被子植物花粉顆粒。包童團隊經(jīng)細致現(xiàn)生昆蟲生理學(xué)分析，認為此糞化石的尺寸明顯超出了甲蟲消化道的可能容積，因此難以確認其與該短翅花甲科甲蟲之間的關(guān)系。

第二，糞化石并未體現(xiàn)昆蟲糞便特有的膜狀結(jié)構(gòu)。“以甲蟲為代表的很多昆蟲類群，其取食的花粉經(jīng)消化道排出體外時，花粉結(jié)構(gòu)會有一定的擠壓和變形或破損，且昆蟲糞便表面會有膜狀結(jié)構(gòu)保留。”包童說。但蒂海爾卡科研團隊研究中所示糞化石均無體現(xiàn)上述特征。

第三，糞化石所含花粉并非被子植物花粉。蒂海爾卡科研團隊指出，該甲蟲被超過100枚花粉顆粒包圍，甲蟲附近有4個聚集而成的花粉簇，這些花粉屬于典型的三溝型花粉，與此琥珀中保存的糞化石所含花粉類型一致。

包童團隊經(jīng)古植物學(xué)和孢粉學(xué)分析，證明此花粉是屬于一類已滅絕的裸子植物Erdtmanithecales，而非三溝型花粉。“三槽花粉也有三條‘溝’，但其中一條較另外兩條更寬，不仔細觀察很容易將這種花粉誤認為被子植物的花粉。”包童指出。

“以上一系列證據(jù)很好地支持了對蒂海爾卡科研團隊提出的中早期短翅花甲是中生代被子植物傳粉者結(jié)論的質(zhì)疑。”包童說。

值得一提的是，在此學(xué)術(shù)質(zhì)疑過程中，科學(xué)家均持開放的態(tài)度。“誰是真正的傳粉‘紅娘’，是近年來古生物學(xué)界的研究熱點，很多科學(xué)家都在努力嘗試。”包童介紹，他們的質(zhì)疑通過了同行嚴(yán)格謹(jǐn)慎的評審過程，需經(jīng)過被質(zhì)疑文章作者的多次辯駁以及三位獨立評審人的通過。他們在質(zhì)疑發(fā)表過程中得到了國際古昆蟲、古植物相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者和被質(zhì)疑文章的審稿人的支持，“所有科學(xué)家都希望通過共同的努力，找出真正的‘紅娘’。”他說。