花兒的艷裝背后，是殘酷的進(jìn)化機(jī)制。

在崎嶇的山間小道四周，全是奇怪的蘇鐵樹。它們看上去很不牢靠地生長在山坡上，那扭曲的樹干和鋸齒狀的葉片，再加上華麗麗的橘色球果，實(shí)在是筆者見過的最怪異的樹。

蘇鐵，為南非林波波省波羅波多部落的世襲首領(lǐng)雨之皇后（the Rain Queen）。此地有全世界生長得最茂盛的蘇鐵，據(jù)說是受到雨之皇后的神奇魔力所庇佑。魔力也好，其他也罷，這些奇特的植物當(dāng)前最需要的便是保護(hù)，以抵擋貪婪的掠奪者對它們的摧殘。其實(shí)，在很久以前，人類尚未威脅到它們的安全時(shí)，蘇鐵曾遭遇過更大數(shù)量級的挑戰(zhàn)。

穿越到1.5億年前，你會看到，地球上有數(shù)目奇多、大小各異、姿態(tài)萬千的蘇鐵以及它們的近親——針葉樹。這兩類植物同屬于古老的裸子植物，其起源可以追溯到3.7億年前。裸子植物曾稱霸地球2.5億年之久，但其榮耀的統(tǒng)治時(shí)期早已結(jié)束。裸子植物中的許多種類都已滅絕，那些幸存者在植物生態(tài)系統(tǒng)中也被嚴(yán)重邊緣化。針葉樹只在氣候惡劣的北方森林及一些邊緣棲息地還能稱雄，蘇鐵的情況更糟。

與裸子植物的沒落相伴的是新生力量——被子植物的驚人崛起。

改朝換代

被子植物，又稱有花植物，是全世界植物中最有勢力的類群，它們?yōu)榘ㄈ祟愒趦?nèi)的無數(shù)生物提供了食物和蔭庇。

它們是自然界偉大的殖民者——容易適應(yīng)環(huán)境，生命力頑強(qiáng)，種類繁多。小到浮萍，大到猴面包樹，被子植物有30萬種；而裸子植物不過千種。盡管有花植物“資歷”較淺，卻后來居上；出身卑微，卻在白堊紀(jì)時(shí)期（距今6500萬年至距今1.45億年）占據(jù)了全球最龐大的面積。

被子植物的出現(xiàn)，曾使生物學(xué)家們困惑了一個(gè)多世紀(jì)，成為達(dá)爾文在1879年提出的“惱人之謎”。植物學(xué)家近些年的研究正逐漸填補(bǔ)許多空白。人們發(fā)現(xiàn)，植物的“改朝換代”并沒有過去所想的那么突然；然而改革的進(jìn)程一旦開動(dòng)，就以迅雷不及掩耳之勢推進(jìn)。

就在30年前，花化石還難覓其蹤。此前人們推測，原始的開花植物生活在距今大約1億年前，開著如木蘭那樣大朵的花，因?yàn)槟咎m植物被認(rèn)為是現(xiàn)存被子植物中最原始的種類。這一切想象在1981年被終結(jié)。1981年，距今已有8300萬年的大批花化石率先在瑞士阿森的某黏土礦坑中被發(fā)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)揭開了花化石之所以鮮見的奧秘：它們的大小同木蘭大相徑庭。

花化石發(fā)現(xiàn)者的成功秘訣在于他們所使用的方法。新方法大量篩選軟沉積物，最終數(shù)以千計(jì)保存完好的小小花化石浮現(xiàn)出來。這一瞬間，無數(shù)人尋尋覓覓的花化石就呈現(xiàn)在眼前，而且數(shù)量極多。這些僅一兩毫米的花是胡桃木、懸鈴木和虎耳草等植物的近親，在一場森林大火中，它們成為木炭，從而得以保存下來。

受到這一發(fā)現(xiàn)的啟示，其他研究小組也開始關(guān)注更為微小的花。人們陸續(xù)在世界各地發(fā)現(xiàn)許多小花的化石，其中甚至有距今1.12億年前的花朵。

不過，這還不是最古老的花化石。桂冠屬于盛開在距今1.25億年前、被稱為古果植物的池塘野草，于1998年在我國東北義縣的沉積物中被發(fā)現(xiàn)。義縣所在的熱河地區(qū)原以帶羽毛的恐龍化石聞名科學(xué)界，不過，如今那里的古植物化石也毫不遜色。古果植物的根、莖、葉、花、果實(shí)都被同時(shí)保存在化石樣品中。

古老的桂冠生長在池塘里，其花開在水面上。不過，你可能認(rèn)不出它們是花。因?yàn)槟菚r(shí)的古果植物還未進(jìn)化出讓人們聯(lián)想到花的那些華麗器官。話雖如此，古果毫不起眼的小小生殖器官足以說明它是被子植物。因?yàn)槠浯菩陨称鞴偻耆灰环N起保護(hù)作用的肉質(zhì)結(jié)構(gòu)包裹，也就是心皮；而閉合的心皮乃是定義開花植物的一項(xiàng)特征。

正是這種有性生殖的進(jìn)化創(chuàng)新，讓被子植物領(lǐng)先于對手。在花的生殖發(fā)育過程中，花粉內(nèi)的精子必須穿越心皮，才能到達(dá)卵細(xì)胞。一旦進(jìn)入心皮內(nèi)部，被稱為“雙受精”的過程即被啟動(dòng)，其中一個(gè)精子與卵細(xì)胞結(jié)合，另一個(gè)精子與卵細(xì)胞的鄰居細(xì)胞結(jié)合，未來發(fā)育成供給胚胎營養(yǎng)的食物。

雙受精是被子植物的獨(dú)門秘笈，具有兩大進(jìn)化優(yōu)勢：首先，胚胎和食物供給的發(fā)育同時(shí)開始，就比裸子植物生長更快；再者，營養(yǎng)組織只有當(dāng)受精過程開始才發(fā)育，這就節(jié)約了寶貴的資源。

相反，裸子植物的種子，也就是松果里的那些種子，在受精前就充滿著營養(yǎng)物質(zhì)，這在很大程度上拉長了它們的生殖過程。這也意味著，無論受精成功與否，每顆種子都得做好食物儲備。被子植物花朵的策略贏在了起跑線上。

從何而來

古果或許是最古老的被子植物化石，但還不是最早的被子植物。要回到更久遠(yuǎn)的時(shí)代，就得尋找更多隱蔽型證據(jù)。

證據(jù)之一就是花粉。

沉積巖中常能見到各種花粉化石，其中當(dāng)然也包括開花植物獨(dú)有的花粉。目前已被確認(rèn)為被子植物的花粉當(dāng)中最高齡者距今已有1.35億年，這一小撮珍貴的花粉來自英國南部的沉積物中。但被子植物的花粉數(shù)量遠(yuǎn)不及裸子植物。用某植物學(xué)家的話來說：“開花植物剛出現(xiàn)那會兒，花粉的數(shù)量不多，類型也少，地位那叫一個(gè)低?！贬樔~樹和蘇鐵以及它們已滅絕的“親友團(tuán)”才是當(dāng)年的王者植物。

基因打開了另一扇通往過去的門。

1999年，人們通過對數(shù)百種現(xiàn)有植物物種進(jìn)行DNA序列分析，得到了被子植物的系統(tǒng)樹。分析顯示，互葉梅（Amborella），一種開奶油色小花、結(jié)紅色漿果的稀有常綠灌木，是現(xiàn)存起源最早的被子植物。因此，這種植物很可能保存著其家族祖先的特征。

僅存于南太平洋新喀里多尼亞島的互葉梅是最早出現(xiàn)的有花植物，它能存活下來具有很大的偶然性。新喀里多尼亞島曾是岡瓦納超大陸南部的一部分，5500萬年前脫離超大陸；結(jié)果，這個(gè)島成了古代植物物種在其他地方失去競爭力而滅絕時(shí)最后的諾亞方舟。

進(jìn)一步的遺傳研究發(fā)現(xiàn)，睡蓮及其親緣種屬排水草以及木蘭藤（其中包括著名的香料八角料）幾乎與互葉梅一樣古老。這些尊貴的現(xiàn)存物種可以填補(bǔ)另一些研究空白：開花植物從何進(jìn)化而來？裸子植物固然是被子植物的祖先，因?yàn)橹挥兴鼈兒捅蛔又参镆粯泳哂蟹N子；但進(jìn)化的腳步究竟起始于哪一種植物呢？候選者包括業(yè)已滅絕的本內(nèi)蘇鐵目以及類似棕櫚的開通目。

盡管目前未有定論，但針對現(xiàn)存植物的近期研究往揭開真相又邁出了一步。美國科羅拉多大學(xué)的威廉·弗里德曼花費(fèi)了10年時(shí)間研究原始被子植物，他和同事約瑟夫·威廉姆斯在2002年發(fā)現(xiàn)，睡蓮與木蘭藤都有某種特別的胚胎營養(yǎng)組織，看起來很像裸子植物。因而，這兩種植物很可能構(gòu)成了被子植物與裸子植物之間那“丟失的一環(huán)”。

隨后，弗里德曼的研究又有了更大的進(jìn)展。他發(fā)現(xiàn)，排水草的種子在受精前就有營養(yǎng)支持。換句話說，它同裸子植物一樣屬于浪費(fèi)型繁殖，也就是不管會不會受精，都先給種子充上食物。弗里德曼表示：“我們的研究正在填補(bǔ)被子植物與裸子植物間的鴻溝?！?/p>

無論被子植物從何演化而來，其進(jìn)化時(shí)間根據(jù)DNA序列數(shù)據(jù)提示的，比花粉記錄所顯示的發(fā)生得更早一些。美國佛羅里達(dá)大學(xué)道格·索爾蒂斯領(lǐng)導(dǎo)的小組認(rèn)為，最早的開花植物可能在距今1.8億年前，即侏羅紀(jì)早期就已出現(xiàn)。

這批樸素的新生物當(dāng)時(shí)還沒啥影響力，又過了5000萬年，到了侏羅紀(jì)晚期，主要的被子植物世系終于登場了。

有植物學(xué)家認(rèn)為，在距今1.44億年到距今1.4億年前，植物突然發(fā)生了爆發(fā)式的進(jìn)化，產(chǎn)生了有花植物的所有主要世系。它們出現(xiàn)得速度非?？?，簡直讓人震驚。被子植物由此走向了統(tǒng)治植物世界的征途。

的確，生態(tài)統(tǒng)治伴隨著開花的薔薇分支樹木在距今1.1億年至距今9000萬年前的出現(xiàn)而到來。佛羅里達(dá)自然歷史博物館的研究人員表示，多種薔薇分支植物同時(shí)進(jìn)化發(fā)展，意味著全世界范圍的被子植物都在壯大。

在被子植物中，樹木多屬于薔薇分支，例如橡樹、山木櫸、猴面包樹、楓樹等。隨著它們的繁盛，有花植物前所未有地霸占了叢林下層到冠層植被的整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)。

隨蜂而舞

被子植物的繁茂造成了大量的進(jìn)化連鎖反應(yīng)，尤以昆蟲為重。這些參加“植物革命”的“步兵”們?yōu)榱诵⌒〉氖澄锘貓?bào)，漸漸練就出扛著花粉在花間奔波的本事，幫助有花植物節(jié)省花粉的生產(chǎn)，以保留更寶貴的能量。相反，裸子植物大多依靠風(fēng)力傳播。

蜜蜂在這種雙贏策略中尤為受益。它們自白堊紀(jì)早期的黃蜂進(jìn)化而來，到如今，早已和花兒形影不離。

正是由于蜜蜂的崛起，推動(dòng)花朵為了在授粉上占得先機(jī)而走向更大、更艷麗之路。

2008年的一項(xiàng)研究顯示，根據(jù)美國明尼蘇達(dá)州的花粉化石研究，距今9600萬年前就有大約3/4的被子植物為蟲媒花，這個(gè)比例跟現(xiàn)在差不多。這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人迪爾切表示，很多花朵就是從那時(shí)候起開始變美的。

于是，全世界都開花了。

即使是被認(rèn)為起源較晚的蘭科植物，也趕上了這場白堊紀(jì)后期的開花潮流。盡管擁有2.2萬種屬的蘭科植物是植物界中的大戶，它們的化石記錄卻少得可憐。2007年，有一只小蜜蜂轉(zhuǎn)變了人們對蘭科植物起源的認(rèn)識。大約距今2000萬年到距今1500萬年前，在今天多米尼加共和國的某個(gè)地方，這只小蜜蜂邂逅了一朵花，還采集了一些花粉，接著它陷入了琥珀中。由此被保存下來的花粉幾乎和現(xiàn)存的某種熱帶美洲蘭花的花粉一模一樣。研究人員因此對植物的分子鐘進(jìn)行了校正。他們認(rèn)為，蘭科植物在距今8400萬年前至距今7600萬年前出現(xiàn)。

統(tǒng)治世界

這一時(shí)期還發(fā)生了另一樁被子植物進(jìn)化歷程中的大事件：對塑造現(xiàn)代世界立下汗馬功勞的禾本科植物茁壯成長了。小麥、玉米、水稻等農(nóng)作物為我們提供糧食，野生雜草則統(tǒng)治著稀樹草原和草原景觀。草本植物是在距今2500萬年前至距今1500萬年前才大行其道的。當(dāng)時(shí)的自然環(huán)境寒冷干燥，它們卻很適應(yīng)這種惡劣氣候。由于多數(shù)草本植物的地下部分生長旺盛，因此，更能在干旱的環(huán)境中求得生存，也能在大火或放牧后更快地重生。

同樣，禾本科植物的歷史也比我們想得更悠久。不久前，人們在恐龍的糞便化石（距今7000萬年）中找到某種含硅物質(zhì)，而此物只在禾本科植物中才有。由此可見，禾本科植物早在恐龍滅絕前就已種類繁多。

被子植物的種類和數(shù)量在白堊紀(jì)持續(xù)增多，繼而進(jìn)入早第三紀(jì)前期。到了距今5000萬年的時(shí)候，“植物革命”以被子植物統(tǒng)治幾乎所有棲息地而宣告結(jié)束。被子植物用了數(shù)千萬年時(shí)間，從不起眼的“小不點(diǎn)”成長為世界級“巨人”。

而被子植物的影響力絕不止于此。我們那遙遠(yuǎn)的靈長類祖先曾在古老的有花植物森林中茁壯成長，而早期人類更是在東非熱帶大草原的草叢中獲得前所未有的進(jìn)化新契機(jī)。再往后，則是人類從谷類、蔬菜、水果的栽培中獲益無數(shù)。

人類成功道路上的每一步都離不開被子植物。花的力量無疑真正統(tǒng)治著世界。

【責(zé)任編輯】趙 菲