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地质构造的植物化石揭示已知最早的根系形式的发展
时间:2021-08-30 14:55:36

来自苏格兰一个地质构造的植物化石揭示了已知最早的根系形式的发展。 由GMI奥地利科学院格雷戈尔-孟德尔分子植物生物学研究所、爱丁堡大学和牛津大学的研究人员领导的团队实现了第一个完全基于化石证据的泥盆纪植物的三维重建。

研究结果表明,在4亿年前的某个时候,在陆地植物进化后不久,不同轴类型在分支点的出现导致了进化的复杂性。这些结果发表在《eLife》上。

新的研究证明了4亿多年前已知最古老的根轴是如何发展的。此时的根部进化是一个戏剧性的事件,影响了我们的地球和大气层,并导致了生态和气候变化的转变。

Asteroxylon mackiei的三维重建是通过数字方式重新组合薄薄的岩石片制成的。该重建显示了绿色的高度分枝的叶状枝,以及蓝色和紫色的根系。3D比例尺为1 x 0.1 x 0.1厘米。

来自Rhynie白垩纪的结构最复杂的植物Asteroxylon mackiei化石的第一个基于证据的三维重建显示了根和其他类型的轴在这种古老的植物中是如何发展的。该化石保存在苏格兰阿伯丁郡Rhynie村附近发现的白垩岩(一种燧石)中。这些标本在4.07亿年前的早泥盆纪时期的岩石中保存得特别好。

已灭绝的Asteroxylon属属于被称为狼尾草的植物群,该类植物还有活体代表水韭与卷柏。这项重建工作使研究人员第一次能够收集到这块神秘化石的解剖和发育信息。这具有特别的意义,因为以前对这种植物化石结构的解释在很大程度上是基于与现存植物的零星图像的比较。

安装在玻璃幻灯片上的4.07亿年前的Rhynie白垩的薄片,显示了保存在其中的植物化石的惊人的保存。德国明斯特大学的古植物学收藏中的标本编号为4178。比例尺上的每个间隔是1毫米。

重建表明,这些植物发展根系的方式与今天现存的植物发展根系的方式完全不同,A. mackiei的生根轴是已知最早的植物根系类型。

这些是已知的最古老的类似于现代根的结构,现在我们知道它们是如何形成的。它们是在一个类似嫩枝的轴形成一个分叉时发展起来的,其中一个棱角保持其嫩枝特性,第二个棱角发展了根的特性。这种分支机制被称为"二分支",在共享结构特性的组织内的活体植物中是已知的。然而,在现有的活体植物中没有根以这种方式发展,表明这种根的形成机制现在已经灭绝了。

苏格兰阿伯丁郡的雷尼村的景色。被称为Rhynie chert的化石矿床是以一个多世纪前首次发现的Rhynie村命名的。

"在Rhynie发现化石100年后,我们的重建展示了这些神秘的植物的真实面貌!"。这项重建工作还展示了根部是如何形成的。"GMI小组负责人、这项工作的共同通讯作者利亚姆-多兰感叹道。了解这些来自早期泥盆纪的植物的结构和进化为我们提供了对地球历史上一个关键时期的事件的洞察力,就在植物在大陆的干燥表面定居之后,它们开始在陆地上生长和传播。

它们的进化、辐射和在各大洲的传播对地球系统产生了巨大的影响。植物根部降低了大气中的二氧化碳水平,稳定了土壤,并彻底改变了各大陆表面的水循环。植物进化的环境和生态影响的根源是植物根部本身。

Hetherington强调了他的研究是如何由几代古生物学家收集的化石促成的,这些化石被收藏在许多不同的博物馆和大学。进化的许多关键问题的答案就在这些机构的书架上。

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