雄心勃勃的重建世界上第一朵花的努力引发了一场辩论,一场辩论是什么形式的花朵可以和不能采取。
这个名为eFLOWER的项目结合了无与伦比的植物性状数据库,有关进化关系的大量分子数据以及复杂的统计模型,以确定所有现代开花植物的祖先可能是什么样。当结果于去年8月1日发布时,引起了学术界和媒体的浓厚兴趣。
但是从那以后,研究人员就某些eFLOWER的预测提出了疑问。1月31日,莫斯科国立大学的植物形态学家德米特里·索科洛夫(Dmitry Sokoloff)及其同事发表了对数据的重新分析,结果表明第一朵花中关键的雌性生殖结构的排列方式不同。
盖恩斯维尔佛罗里达大学植物生物学家帕梅拉·索尔蒂斯(Pamela Soltis)说,辩论的焦点是花卉结构的精妙之处,但更广泛地关注使用统计模型和大数据集来解决生物学问题。她说:“铰链在统计学上是可能的,而在生物学上是不可能的。”
开花植物取得了令人瞩目的进化成功。尽管它们出现在1.4亿年前(即第一个种子植物之后约2亿年),但它们现在约占所有活地植物的90%。但是化石花稀少,植物学家早就推测出第一朵花的样子。索尔蒂斯说:“他的花是这种大规模多样化的原因。”“可以”可以理解我们如何到达自己所处的位置,而无需了解第一个人的状态。?/ p>
大约八年前,eFLOWER项目邀请了一组植物专家进行调查。研究小组将近800个品种的20多个性状分类。然后,他们将这些数据与进化关系的分子研究相匹配,并使用统计模型来推断最早花朵的特征。
消除怀疑
结果描绘了一幅花的图片,该花围绕中心轴对称并且包含男性和女性性器官。eFLOWER模型还表明,第一朵花中的许多器官都是轮生的,这意味着它们排列成同心圆。但是作者还警告说,对其中一些发现的统计支持很弱。
即便如此,eFLOWER论文的主要作者,现在在澳大利亚悉尼皇家植物园的进化生物学家赫尔夫·索凯特(Herv茅Sauquet)说,祖先花的旋涡的想法震惊了一些人。许多植物科学家预计,开花器官将被排列成绕中心轴盘绕的3D螺旋形,但不限于单个平面。他说:“这是一个长期存在的教条,从未得到证实。”
但是令索科洛夫感到困惑的是,在索凯特分析中,花瓣和雄性生殖部分排列成轮状,而雌性称为心皮的生殖器官却呈螺旋状排列。他从未见过一朵朵花中的螺旋状和螺旋状器官的组合。此外,他和他的同事建议,植物不可能在同一朵花上实现两种不同的器官排列。
索科洛夫说,那是因为器官来自植物的同一区域。在一些轮生花中,心皮的位置决定了雄性生殖器官的位置。Sokoloff小组通过eFLOWER数据库进行了检索,发现了四个示例,其中在同一朵花中鉴定出轮生和螺旋器官。但是经过进一步的分析,他们决定每个例子仅包含一种类型的生殖器官。
分析展开
索凯特说,此后,他的团队重新研究了这些数据,并同意了一些(尽管不是全部)索科洛夫的担忧。他说,通过更新和扩展的数据集重复他们的分析,现在他们发现祖花中的所有生殖器官都可能被破坏了。但是,与第一个分析一样,某些修订结果的统计支持程度相对较低。索凯特说:“以前还不确定,现在还不确定。”“还不知道最终答案。” / p>
索科洛夫说,eFLOWER方法的一个基本问题是在将花朵的每个性状组合成连贯的花朵之前,分别对其进行评估。他说:“嘿,他们分别分析了每个角色的演变。”“但是字符的某些组合是不可能的。” / p>
即便如此,索凯特认为,现代花卉中没有某种形式并不意味着它永远不存在。他说:“这里有很多古怪的东西,如今我们还看不到。”
里士满弗吉尼亚联邦大学研究植物进化的张文恒说,解决关于第一朵花的辩论将需要更大的数据库和更复杂的模型。她说,但是eFLOWER的努力是现代技术如何与经典形态相结合以解决有关植物起源的基本问题的一个例子。张说,“他的这种研究使植物学家重新审视形态。”“只是回到基础。”?
自然554,153-154(2018)