撰文 | 小鱼干
审校 | 乌其多、山矾
如果把历史上那些改变世界的开拓者排个名,恐怕很难有人想到,早在4亿多年前,就有一群看起来相当潦草的家伙,靠着“玩梗”,悄悄参与了一场改变地球面貌的大事。
它们没有强壮的身体,没有锋利的爪牙,甚至连一套完整的身体结构都没凑齐。浑身上下只有几根分叉的小棍子,顶端还长着几个小球。
库克逊蕨复原图 |Wikipedia commons
但就是这么一群平平无奇的家伙,却做到了当时大部分植物都做不到的事——上岸。
它就是早期维管植物的代表之一——库克逊蕨(Cooksonia)。
别看它长得像几根没发育完全的豆芽菜,人家当年可是相当有前途的开拓者。毕竟,那时候陆地上的植物还没开始卷身高、卷叶片、卷开花结果,能把自己支棱起来,就已经算是赢在起跑线上了。
登上陆地的植物先驱
大约4亿多年前的志留纪,地球的陆地可不像今天这样绿意盎然。
那时,海洋里已经有了各种各样的生物,但陆地上却是一片光秃秃。虽然早期植物的祖先已经开始尝试离开水域,但那些零零散散的苔藓状植物,很难用茂盛来形容。
对于当时的植物来说,陆地简直就是一个开了地狱难度的全新地图。
志留纪陆地想象图,陆地上只有零星的一些苔藓状植物 |oregon news
在水里,植物只要伸展身体,就能轻松从周围获取水分和营养物质,还能靠水的浮力托着自己。
可到了陆地上就没这么舒服了,不仅容易缺水,还得自己撑起身体,对抗重力,不能动不动就趴在地上。吸收到的水分和养分,还得想办法送到身体各处,才有希望越长越大。
而库克逊蕨,就是早期植物中探索陆地生活的先驱者之一。
世界上的第一批“梗”
库克逊蕨最厉害的是啥呢?它虽然没有根和叶,却演化出了一种极其重要的结构:茎轴!通俗地讲,这就是咱们说的“梗”。
这些“梗”看起来像几根小棍子,却能够直立生长、不断分叉。它们不仅能进行光合作用,还能支撑植株的身体,这正是现代植物“茎”的前身,称得上是进化的一小步、植物的一大步。
更重要的是,这些茎状枝条里面还藏着一个关键创新点——维管组织。
我们都知道,要致富,先修路。对植物来说,只有建立发达的营养运输系统,才能支撑起更加庞大的体型,而维管组织就像植物身体里的运输管道,负责把水分和养分运送到各个部位。咱们吃菜时会塞牙,大概率就是维管束搞的鬼。
而且,这个刚建立的“物流部门”很快就有了初步分工:木质部主要负责运输水分和无机盐,类似现代植物韧皮部的部分则负责运输糖等有机物,两者各司其职。
这样看来,“梗”的出现,很可能就是植物登陆过程中最关键的一环。
为啥执着于“变高”?
你可能会觉得,像婆婆丁(蒲公英)一样,扁扁地趴在地上不也行吗?为什么非要把自己支棱起来?
首先,有了梗,植物能长高,获得更好的受光条件,减少被周围低矮植物遮挡的几率。
其次,还涉及一个很现实却至关重要的问题:传播后代。
婆婆丁(蒲公英)虽然叶子趴在地上,但你肯定注意过:它的花和那朵毛茸茸的小球是支棱起来的,风一吹,种子就乘着风飘向远方。
但库克逊蕨说了:我们那时候,哪有这条件啊?
库克逊蕨才刚演化出茎轴,花是什么?种子是什么?听都没听说过!
当时,刚刚登陆的植物先驱们还遵循着一种古老的“生孩子”方式:孢子繁殖。
库克逊蕨“梗”的顶部有一些小球球,那些黑色的部分便是它的孢子囊。
孢子类似于种子,但落地后不会直接长成一株新的库克逊蕨。
它会先发育成一种叫作“配子体”的结构。配子体负责生产精子和卵细胞,等到周围有水时,精子才能顺着水膜游过去,与卵细胞结合成受精卵,再在配子体上慢慢发育成新一代植物。
库克逊蕨生活史示意图(仅供参考)|AI生成
如果扁扁地趴在地上,这孢子刚出发就落地了,最终整个“家族”就守着这一亩三分地,还怎么开疆扩土?
所以,想要让自己的子孙尽可能远地传播,库克逊蕨只能用“梗”把孢子囊高高举起,方便孢子随风传播,还能通过维管组织持续给孢子供给营养,可以说是一举两得。
当然,库克逊蕨的配子体究竟长什么样,科学家还没有找到足够直接的化石证据。只是根据早期陆生植物的演化关系,推测它很可能也经历过类似的世代交替过程。
今天的大部分蕨类植物依然沿用着这套古老的繁殖方式。这套繁殖方案虽然流程繁琐,还得看老天爷的脸色,但能被植物界沿用几亿年,也算是经过时间考验的老牌业务了。
从“梗”卷成参天大树
自从有了这些早期的“梗”,植物的结构开始变得越来越复杂。
有的逐渐长出了真正的根,有的演化出了叶片,还有的不断完善自己的支撑和运输系统,身材越长越高。
到了泥盆纪晚期,地球上已经出现了早期森林。再往后,石炭纪的森林里,甚至出现了几十米高的巨型石松类植物。
如今的植物更是花样百出:有的长成参天大树,有的开花结果,还有的甚至练出了捕虫的本领,卷得那叫一个勃勃生机、万物竞发。
当然,库克逊蕨并没有一路升级成参天大树,它早已灭绝,也不是今天所有树木的直接祖先。但它所代表的早期维管植物,确实是植物登陆陆地后演化历程中的重要一环。
别看当年只是几根歪歪扭扭的小绿棍,要是没有这些先行者,今天的花草树木、瓜果蔬菜,或许都得换一种模样。至于人类能不能在今天这样的地球上生活,恐怕也得打个问号呢!
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参考资料:
[1] https://www.annualreviews.org/content/journals/10.1146/annurev.ecolsys.39.110707.173526
[2] https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2%3A1372936/FULLTEXT01.pdf
[3] https://www.nature.com/articles/357683a0?platform=hootsuite
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