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陸上植物或早一億年出現 整體地球生物演化比所想慢

2018/2/20 — 17:08

綠色的地錢門植物曾被以為是最原始的植物。
Credit: PNAS

綠色的地錢門植物曾被以為是最原始的植物。
Credit: PNAS

植物要製造能量,就需要利用光能、吸收大氣中的二氧化碳進行光合作用,當中會釋放其他生物需要的氧氣。所以,植物是地球上最重要的生產者,沒有牠們其他生物將無法生存。不過,到底植物從何時出現?

迄今最古老的陸上植物化石有約 4.2 億年歷史,但最古老不等於是最初的植物,因為植物不像其他生物一樣有硬殼或骨頭,其變成化石的機會也相對低得多。

為了找到較可靠的陸上植物出現時間,有些學者就利用植物的基因資料,作為「分子鐘」找出植物的突變率,再根據各植物的 DNA 分別,估算其演化歷史。

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然而,這些學者也無法找到最原始的陸上植物,只知道地錢門 (liverworts) 、角苔門 (hornworts) 與苔蘚植物出現後才演化成包括樹、花等的維管植物。至於前三者的演化仍是個謎。

英國布里斯托大學古生物學家 Philip Donoghue 的研究團隊利用之前收集到的超過 100 種植物及藻類基因資料,進行不同的關係分析。這些分析均指向陸上植物於約 5 億年前的寒武紀出現,當時多細胞生物正大量演化。研究已刊於《美國國家科學院院刊 (PNAS)》

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未有參與研究的英國地球系統科學家 Tim Lenton 指研究相當重要,因為早期植物幫助地球降低氣溫與增加大氣氧含量,支持更多生命出現。

植物學家一直認為地錢門是現存最原始的植物,因為牠們無根與容許水份及空氣交換的氣孔。不過,此前已有研究指地錢門並非最早期的陸上植物;而 Donoghue 月初刊於 Current Biology 的研究亦顯示,地錢門與苔蘚植物在基因上最為親近——前者曾經也有根部與氣孔,只是隨演化消失。

Donoghue 指,是次研究則顯示最初的植物早有氣孔和根部,讓牠們生長得更好、處理更多的土壤和二氧化碳,對地球生物化學方面的影響力比人類此前想像更大。

有份幫助 Donoghue 搜集植物基因資料的美國佐治亞大學植物演化學家 Jim Leebans-Mack 認為,研究估算正確的話,會改變全地球生物出現的時間線以及生物演化的進程,生物的演化速度也比之前所想的慢。

來源:
Phys.org, 8000-year old underwater burial site reveals human skulls mounted on poles, 19 February 2018

報告:
Morris, J. L., Puttick, M., Clark, J., Edwards, D., Kenrick, P. & et al. (2018). The timescale of early land plant evolution: controlling for competing topologies and dating strategies on divergence time estimates. PNAS, published online 19 February 2018. doi: 10.1073/pnas.1719588115 

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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