开花植物如何征服世界

2020-09-14 139被子植物

开花植物如何征服世界?科学家找到了一种解释,说明开花植物如何在全球生态系统中如此迅速地占主导地位。这个问题被查尔斯·达尔文(Charles Darwin)称为“令人难以置信的谜”。在1月11日发表在开放获取期刊PLOS Biology上的一项研究中,分别来自旧金山州立大学和耶鲁大学的Kevin Simonin和Adam Roddy发现,开花植物相对于其他主要植物群而言具有较小的细胞,并且这种较小的细胞大小通过大大减小的基因组大小,使之成为可能。

开花植物如何征服世界

200多年来,科学家一直在猜测开花植物的惊人多样性和成功,它们构成了我们食物系统的基础,并为当今我们看到的许多动物多样性提供了动力。

开花植物如何征服世界?在过去的三十年中,研究人员表明开花植物具有无与伦比的光合作用速率。这使它们得以更快地成长,并战胜了数亿年来一直主导着生态系统的蕨类和针叶树。开花植物代谢成功的秘诀是其特殊的叶子,可促进更快的水传输速度和二氧化碳吸收。但是开花植物如何能够建立能够实现这些高蒸腾速率和光合作用的叶片?

研究内容

这项新研究提供了一种机制。通过搜寻文献中的数据,作者认为这些解剖学创新直接与其基因组的大小有关。

因为每个细胞都必须包含植物基因组的一个副本,所以较小的基因组可以使细胞较小,如果细胞较小,则可以将更多的细胞(例如专门用于光合作用代谢和水和养分运输的细胞)包装到给定的体积中空间。另外,通过缩小每个单元的大小,可以使水和营养的输送更加有效。

通过对数百种物种进行比较,研究人员发现基因组的缩减开始于大约1.4亿年前,并且与世界上最早的开花植物的传播相吻合。他们说:“开花植物是地球上最重要的植物,现在我们终于知道为什么它们如此成功了。”

为更多问题打开大门

尽管这项研究回答了一个主要问题,但它为更多问题打开了大门。为什么开花植物比其他植物群能够更多地收缩其基因组?开花植物已利用了哪些基因组结构和包装创新?尽管它们的基因组和细胞很大,但蕨类和针叶树如何避免灭绝?

引用

PLOS. "Solving Darwin's 'abominable mystery': How flowering plants conquered the world." ScienceDaily. ScienceDaily, 11 January 2018. www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180111141749.htm.

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