遍布地球的开花植物的“秘密武器”是什么?
秘密武器是开花植物比其他植物类群更能收缩基因组。这种特殊的能力可以将更多的细胞(如专门用于光合作用和水及养分运输的细胞)放入给定体积的空间中。并且可以使水分和养分的运输更加高效,从而最大化其生长速度。让开花植物成为地球上植物的霸主。
据BBC)14报道,为什么开花植物会赶上蕨类植物,遍布全球,成为最重要的陆生植物?这个问题曾经困扰过达尔文。现在,美国微生物学家称,地球各地开花植物的“基因组瘦身”或“秘密武器”。
1898年,达尔文在《物种起源》一书中提出了一个让他颇感困惑的问题。他说,如果物种是逐渐进化的,那为什么几十亿年都没有开花植物出现,而在白垩纪(约654.38+0.4亿年前,恐龙灭绝后),开花植物突然大量出现?如今,开花植物占世界上所有现存植物种类的90%。
科学家们已经就这个问题争论了很多年。现在,加州大学旧金山分校的凯文·西蒙宁和耶鲁大学的亚当·罗迪找到了答案:开花植物“统治”了植物界,因为它们的基因组变瘦了。
研究人员分析了伦敦皇家植物园数百种植物的基因组数据,包括开花植物、针叶树和蕨类植物,并比较了这些植物的基因组大小、气孔丰度和其他结构特征。后来他们说,这些材料提供的“确凿证据”使他们得出了上述结论。
他们解释说,因为每个细胞都必须包含一份植物基因组,较小的基因组可以使细胞变得更小。如果细胞变得更小,更多的细胞(如那些致力于光合作用和水和营养运输的细胞)可以被装进给定体积的空间。此外,通过减小每个细胞的大小,可以更有效地运输水和养分,从而最大限度地提高其生长速度。
他们说,基因组瘦身只发生在被子植物中,而这是“陆生植物快速生长的先决条件”。当然,最新的研究也提出了许多其他问题,比如为什么开花植物比其他植物类群更能收缩基因组?为什么基因组和细胞更大的蕨类和针叶树还存在?这些问题需要进一步研究和回答。