肖恩
春天來啦!伴隨著逐漸升高的氣溫,你是不是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)公園里的花都悄悄綻放了呢?你知道花朵是怎么來的嗎?世界上又為什么有那么多五顏六色、形態(tài)各異的花朵呢?或者換句話說,你知道為了長出這些美麗的花朵,植物有多努力嗎?
登陸的苦惱
植物都有花朵嗎?答案是否定的。很久以前,植物還是生活在水里的藻類。別說花朵了,連根、莖、葉這樣的器官都沒有。不過,此時的它們已經(jīng)掌握了生存的獨門秘籍一一光合作用,就是利用葉綠體,在陽光的幫助下,把二氧化碳變成營養(yǎng)物質(zhì)。有了這門絕學(xué),植物很快就稱霸了江河湖海。但是日子久了,一件麻煩事就出現(xiàn)了:水里的植物越來越多,二氧化碳和制造葉綠體的礦質(zhì)元素很快就不夠用了。這該怎么辦呢?一些植物把目光轉(zhuǎn)移到了陸地上,開啟了“登陸大作戰(zhàn)”。
植物的登陸,被譽為進(jìn)化史上最偉大的壯舉。為了在陸地上站穩(wěn)腳跟,登陸的植物很快就進(jìn)化出了根、莖、葉等器官。不過在傳宗接代這件大事上,植物并沒有做出什么特別大的改變,用的還是孢子、配子這些東西。
孢子和配子都是植物的繁殖器官,區(qū)別在于:孢子類似于種子,可以直接發(fā)育為一個新的植物,屬于無性繁殖;而配子則類似于精細(xì)胞和卵細(xì)胞,需要先結(jié)合,完成受精過程,才能發(fā)育為新的植株,屬于有性繁殖。
本來,植物生活在水里,孢子、配子也一起浸泡在水里,日子過得很滋潤。但隨著植物登陸,它們的苦日子也來了——不但要被風(fēng)吹、雨淋,還要受到植食動物的無情啃食。特別是恐龍誕生后,面對著那一張張無底洞般的大嘴,植物的內(nèi)心是絕望的。好不容易制造了一點孢子、配子,全被無情的大自然和貪得無厭的“吃貨”們扼殺了,特別是配子,要知道有性繁殖可是植物交換基因、完成進(jìn)化的有力工具,怎么可以就這么浪費掉!
于是,一些植物開始了自救之路。配子不是長在葉子表面嘛9-些植物索性就把葉片翻卷起來,把配子包在葉片里面,讓毒辣的陽光、無情的風(fēng)雨和貪吃的動物碰不到它。
隨著時間的推移,越來越多的植物都把配子卷在了葉片中間,當(dāng)這些被包裹住的雌配子與雄配子結(jié)合,完成受精后,連同包裹住它們的葉片就形成了最早的種子。這個時候,花朵依然沒有出現(xiàn),因為植物遭遇了一個瓶頸——怎么讓雄配子和雌配子接觸到?
蟲蟲傳粉隊
在進(jìn)化之前,植物的雌配子和雄配子都長在葉片表面,遇到潮濕、陰雨的天氣,雄配子就可以在水的幫助下“游”到雌配子旁邊,完成受精過程。但現(xiàn)在,雌配子被進(jìn)化的葉片卷在中間,變成了雌蕊,雄配子則連同它們生長的葉片變成了雄蕊,如何讓它們相遇成了擺在植物面前的一大難題。
植物最早的策略是用風(fēng)——現(xiàn)在松樹、玉米等還在采用這一策略——當(dāng)它們需要傳粉的時候,就會釋放大量含有雄配子的花粉,讓風(fēng)把花粉帶到雌蕊的柱頭上,然后花粉萌發(fā)出花粉管,順著柱頭一路向下,抵達(dá)雌配子的所在地,把精細(xì)胞交給卵細(xì)胞。
這里需要說明一件事。關(guān)于生物的進(jìn)化,很多科普文章都喜歡用擬人的修辭手法來解釋,比如“為了吃到高處的葉子,長頸鹿努力長出長脖子”,仿佛是生物為了自救,主動改變了自己的樣子,完成了進(jìn)化過程。其實,這種說法并不是很準(zhǔn)確,進(jìn)化并不是生物主動選擇完成的,而是由于基因突變,一些生物個體先出現(xiàn)了有利于生存的變化,獲得了生存優(yōu)勢,也獲得了更多繁殖的機會,這些突變的基因借著繁殖的過程擴散到了更多后代中。如此一代又一代,最終,整個生物家族都獲得了新的基因,才完成了生物的進(jìn)化。
植物的進(jìn)化也是這樣,并不是植物主動把葉片卷起來包裹住了配子,而是一些植物因為基因突變,先長出了卷曲的葉片,保護了配子,獲得了生存優(yōu)勢,這種基因擴散到更多后代中,才實現(xiàn)了植物的進(jìn)化。不過,這樣的效率實在太低了。為了完成一次傳粉,植物需要制造出幾億?;ǚ?,才可能有寥寥數(shù)粒被成功吹到柱頭上。有沒有辦法改善下?植物把目光轉(zhuǎn)向了昆蟲,如果能讓昆蟲幫著傳粉……
在遼寧的撫順琥珀研究所,有一件稀有的琥珀標(biāo)本一一丁氏花。你看它,是不是跟現(xiàn)在的花很像?不過仔細(xì)一看就會發(fā)現(xiàn),它的花瓣、雄蕊、雌蕊的基部似乎不是長在一起的,而是有那么一丁點距離,就像用枝條串起來的糖葫蘆一樣。
是的,這就是最早花朵的樣子,那些花瓣也不是真正的花瓣,而是正在變漂亮的葉子。前面說過,植物想讓昆蟲為自己傳粉,那首先就要想辦法吸引昆蟲的目光,于是,
一些植物就開始改造自己的葉子——不再是單調(diào)的綠色,而是加入了各種色素,變得五顏六色。當(dāng)然,這也是基因突變的結(jié)果,不是植物有意識、主動改造了自己。這些變好看的葉片就像是植物的廣告牌,告訴昆蟲“這里有花粉,快來啊”!而且,為了讓昆蟲更準(zhǔn)確地找到花粉,它們還縮短了連接葉片和雌蕊、雄蕊之間的枝條,讓昆蟲一落在花瓣上就能找到花粉和柱頭。
說到這兒,大家想到了吧?丁氏花正處于枝條縮短的中間過程。而在丁氏花之后,植物的枝條進(jìn)一步縮短,最終徹底不見,變好看的葉子和雌蕊、雄蕊完全連在一起.成了我們現(xiàn)在看到的花。
在這之后,昆蟲徹底愛上了花,心甘情愿地成為植物傳粉的工具。不過早期,一朵花 可以吸引很多種昆蟲,而同一種昆蟲也可能為很多不同的花傳粉,這就可能導(dǎo)致傳錯花粉的事件發(fā)生。為了讓傳粉更有效率,植物調(diào)整了自己花瓣的樣子,讓它們只能吸引特定的昆蟲。最著名的就是馬達(dá)加斯加,的彗星蘭和長喙天蛾的故事了。
在馬達(dá)加斯加的叢林里,有一種叫彗星 蘭的蘭花,它的花距非常長?;ň嗍侵参锏幕ò晗蚝蠡蛳騻?cè)面延長成管狀、兜狀等形狀的結(jié)構(gòu),過長的花距使得普通的昆蟲根本夠不到它的花蜜和花粉。著名生物學(xué)家達(dá)爾文在路過馬達(dá)加斯加時,就預(yù)測當(dāng)?shù)匾欢ㄓ幸环N口器,也就是嘴非常長的昆蟲,能專一地給它傳粉。當(dāng)時,人們并沒有找到這種昆蟲。在達(dá)爾文逝世41年后,人們終于成功地找到了這種昆蟲一一長喙天蛾,它的口器果然非常長。彗星蘭和長喙天蛾的故事也成了生物互相適應(yīng)、進(jìn)化的典型例子。
可以說,植物為了保護自己的配子,才進(jìn)化出了花朵。而植物為了吸引昆蟲,才進(jìn)化出了五顏六色、姿態(tài)各異的美麗花朵!多么不容易,讓我們好好欣賞花朵吧!