返祖?蕨類植物可能有能力「向後進化」到更原始的形態

2025年05月13日08:33:13 科學 1555

相信一定有人看過魯道夫·扎林格(Rudolph Zallinger)的《進步之路》(The March of Progress)插圖,它展示了人類的進化:從早期的靈長類猿祖先 —— 森林古猿,到現代人 —— 智人。進化是一種迷人的現象,但它並不一定總是沿著扎林格所描繪的直線前進。

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進化從簡單的形式向複雜的形式前進,在每一個先前的形式的基礎上不可逆轉地建立,這種觀點已經存在了很長時間。古生物學家路易斯·多洛(Louis Dollo)的定律指出,一旦一個有機體進化出一種特殊的結構,它就不會恢復到以前的狀態。

但是現在,發表在《進化》雜誌上的一項新研究挑戰了生命是單向發展的普遍觀點。研究結果表明,一些植物可以向後進化,也就是說,特殊物種可以恢復到更原始的形態。

其焦點植物就是烏毛蕨烏毛蕨科)。蕨類植物是地球上最古老的植物之一,甚至比恐龍還早。田納西大學的研究人員放大了蕨類植物的繁殖策略,發現蕨類植物保留了兩種不同的繁殖模式。

他們發現一些烏毛蕨類植物是單態的,這意味著一片葉子既能進行孢子發育,也能進行光合作用。與此同時,其他種類的鏈蕨採用了一種稱為二態性的特殊策略,產生兩種不同類型的葉子用於光合作用和繁殖。

這種複製模式的分裂增加了複雜性,也為檢驗多洛定律提供了機會。如果進化是絕對的,那麼那些發展成二態的蕨類植物就不會回到單態。

研究人員利用自然歷史資料和演算法來估計進化,分析了118多個物種,發現蕨類植物的進化「既不是逐步的,也不是不可逆的」。有趣的是,他們發現了多個烏毛蕨類物種的實例,它們先是發育成二態,然後又變回單態。

至於烏毛蕨類植物為何能實現這種進化U型轉變,研究人員假設,缺乏種子作為繁殖策略是至關重要的因素。一旦一種特定的植物承諾播種,它可能會陷入這種複雜性,降級不是一個可行的選擇。但由於蕨類植物沒有種子,它們可以將葉子改造成最適合環境的產孢子結構。

「進化沒有終點線。沒有最終目標,沒有最終狀態,」田納西大學助理教授雅各布·s·蘇伊薩說。「我們的研究結果表明,並非所有植物的生殖專門化都是不可逆轉的。相反,這可能取決於植物隨著時間的推移獲得了多少層專業化。」

這項研究發表在《進化》雜誌上。


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