來自蘇格蘭一個地質構造的植物化石揭示了已知最早的根系形式的發(fā)展。 由GMI奧地利科學院格雷戈爾-孟德爾分子植物生物學研究所、愛丁堡大學和牛津大學的研究人員領導的團隊實現了第一個完全基于化石證據的泥盆紀植物的三維重建。

研究結果表明，在4億年前的某個時候，在陸地植物進化后不久，不同軸類型在分支點的出現導致了進化的復雜性。這些結果發(fā)表在《eLife》上。

新的研究證明了4億多年前已知最古老的根軸是如何發(fā)展的。此時的根部進化是一個戲劇性的事件，影響了我們的地球和大氣層，并導致了生態(tài)和氣候變化的轉變。

Asteroxylon mackiei的三維重建是通過數字方式重新組合薄薄的巖石片制成的。該重建顯示了綠色的高度分枝的葉狀枝，以及藍色和紫色的根系。3D比例尺為1 x 0.1 x 0.1厘米。

來自Rhynie白堊紀的結構最復雜的植物Asteroxylon mackiei化石的第一個基于證據的三維重建顯示了根和其他類型的軸在這種古老的植物中是如何發(fā)展的。該化石保存在蘇格蘭阿伯丁郡Rhynie村附近發(fā)現的白堊巖(一種燧石)中。這些標本在4.07億年前的早泥盆紀時期的巖石中保存得特別好。

已滅絕的Asteroxylon屬屬于被稱為狼尾草的植物群，該類植物還有活體代表水韭與卷柏。這項重建工作使研究人員第一次能夠收集到這塊神秘化石的解剖和發(fā)育信息。這具有特別的意義，因為以前對這種植物化石結構的解釋在很大程度上是基于與現存植物的零星圖像的比較。

安裝在玻璃幻燈片上的4.07億年前的Rhynie白堊的薄片，顯示了保存在其中的植物化石的驚人的保存。德國明斯特大學的古植物學收藏中的標本編號為4178。比例尺上的每個間隔是1毫米。

重建表明，這些植物發(fā)展根系的方式與今天現存的植物發(fā)展根系的方式完全不同，A. mackiei的生根軸是已知最早的植物根系類型。

這些是已知的最古老的類似于現代根的結構，現在我們知道它們是如何形成的。它們是在一個類似嫩枝的軸形成一個分叉時發(fā)展起來的，其中一個棱角保持其嫩枝特性，第二個棱角發(fā)展了根的特性。這種分支機制被稱為"二分支"，在共享結構特性的組織內的活體植物中是已知的。然而，在現有的活體植物中沒有根以這種方式發(fā)展，表明這種根的形成機制現在已經滅絕了。

蘇格蘭阿伯丁郡的雷尼村的景色。被稱為Rhynie chert的化石礦床是以一個多世紀前首次發(fā)現的Rhynie村命名的。

"在Rhynie發(fā)現化石100年后，我們的重建展示了這些神秘的植物的真實面貌!"。這項重建工作還展示了根部是如何形成的。"GMI小組負責人、這項工作的共同通訊作者利亞姆-多蘭感嘆道。了解這些來自早期泥盆紀的植物的結構和進化為我們提供了對地球歷史上一個關鍵時期的事件的洞察力，就在植物在大陸的干燥表面定居之后，它們開始在陸地上生長和傳播。

它們的進化、輻射和在各大洲的傳播對地球系統(tǒng)產生了巨大的影響。植物根部降低了大氣中的二氧化碳水平，穩(wěn)定了土壤，并徹底改變了各大陸表面的水循環(huán)。植物進化的環(huán)境和生態(tài)影響的根源是植物根部本身。

Hetherington強調了他的研究是如何由幾代古生物學家收集的化石促成的，這些化石被收藏在許多不同的博物館和大學。進化的許多關鍵問題的答案就在這些機構的書架上。

關鍵詞： 化石 地質構造 根系形 泥盆紀植物