第一朵花何時(shí)在地球上出現？花兒家族為何擁有如此多“千嬌百媚”的成員？……這些問(wèn)題不僅難倒了查爾斯·達爾文，也讓很多科學(xué)家前赴后繼地進(jìn)行研究，最新發(fā)現的一些化石和科研結果對這些問(wèn)題進(jìn)行了解答。

　　花兒進(jìn)化史困擾達爾文

　　查爾斯·達爾文終其一生都喜歡讓自己身處鮮花的包圍中。10歲時(shí)，他觀(guān)察并且記錄下了父親花園中每一朵牡丹花盛開(kāi)時(shí)的景象。當他擁有了自己的家庭后，他將自己的庭院改造成為一個(gè)花花草草的“樂(lè )園”，在這里，一直到他去世，他都在同花朵打交道。

　　然而，盡管達爾文同花兒進(jìn)行了如此親密的接觸，非常熟悉花兒的習性，但他也在筆記中寫(xiě)到，花兒的進(jìn)化“充滿(mǎn)了神奇的色彩”。

　　達爾文自己可能也注意到了，開(kāi)花植物在地球上非常成功�；▋菏堑厍蛏匣钪�(zhù)的植物物種大家族中的主要成員，也是世界上大多數生態(tài)系統的支配者，同時(shí)也是農場(chǎng)的“主要居民”。玉米、稻谷和小麥等開(kāi)花植物都是人類(lèi)食物的主要來(lái)源。從端莊典雅的玫瑰到幽香撲鼻的蘭花再到潔白恬淡的馬蹄蓮，花兒因其形狀和色彩的豐富多樣而深受人們的喜愛(ài)。

　　然而，化石記錄并沒(méi)有給達爾文提供花兒早期進(jìn)化的線(xiàn)索。在達爾文所生活的時(shí)代，最古老的開(kāi)花植物的化石來(lái)自于1億年前到6600萬(wàn)年前之間的白堊紀形成的巖石。古生物學(xué)家已經(jīng)找到了各種各樣的開(kāi)花植物，但是沒(méi)有發(fā)現最原始的開(kāi)花植物。

　　1882年，達爾文去世，隨后的很長(cháng)一段時(shí)間內，花兒的進(jìn)化史一直困擾著(zhù)科學(xué)家。但現在，隨著(zhù)一些新的研究成果的出現，科學(xué)家對花兒家族的進(jìn)化史似乎有了更深一步的了解。美國科羅拉多州立大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家威廉·弗里德曼說(shuō)：“越來(lái)越多科學(xué)家開(kāi)始研究花兒，也取得了一些成就，可能會(huì )有重大突破�！�

　　新化石的發(fā)現讓科學(xué)家非常興奮，科學(xué)家也在活著(zhù)的花兒和它們的基因中發(fā)現了足夠的線(xiàn)索，同時(shí)，他們也正在破譯不同花兒的植物DNA密碼�？茖W(xué)研究表明，千姿百態(tài)的花兒同我們的眼睛和四肢一樣，采用同樣的方式進(jìn)化：對舊的基因進(jìn)行重組和改造來(lái)適應新的任務(wù)。

　　最近，在花兒同其他植物有何關(guān)系的問(wèn)題上，科學(xué)家們眾說(shuō)紛紜。尤其是隨著(zhù)科學(xué)家們對植物DNA的研究越來(lái)越深入，花兒與植物之間的親屬關(guān)系也越來(lái)越明晰。加州大學(xué)戴維斯分校的古植物學(xué)家詹姆斯·多伊爾說(shuō)：“在這個(gè)問(wèn)題上，科學(xué)家們的看法不一樣，其中的一些已經(jīng)被事實(shí)駁倒�！�

　　例如，現在我們都清楚地知道，花兒最近的親屬是只結果不開(kāi)花的植物，包括松樹(shù)和銀杏等。然而，這些植物之間的關(guān)系也非常密切，它們同花兒的關(guān)系都差不多。

　　1.36億年前的花朵小巧簡(jiǎn)單

　　可能記載了花兒出現時(shí)的最初生命狀態(tài)的植物在幾百萬(wàn)年前或許就已經(jīng)滅絕。多伊爾說(shuō)：“只有通過(guò)化石才能找到它們�！�

　　在過(guò)去的幾年里，科學(xué)家已經(jīng)將開(kāi)花植物的化石記錄追溯到了大約1.36億年前�？茖W(xué)家們還發(fā)現了一些神秘的已經(jīng)滅絕的種子植物的化石，其中的一些植物在看起來(lái)有點(diǎn)類(lèi)似花兒的結構中結出果實(shí)。

　　但是，最令人感興趣的化石往往也是破碎程度最大的化石，因此，在其中哪些化石可能同花兒的關(guān)系最密切這個(gè)問(wèn)題上，古植物學(xué)家產(chǎn)生了嚴重的分歧。

　　但是，在花兒自身的早期進(jìn)化這個(gè)問(wèn)題上，科學(xué)家們取得了共識。通過(guò)研究很多開(kāi)花植物的DNA，科學(xué)家發(fā)現，一種名叫互葉梅的灌木是花兒家族最古老的成員�；ト~梅僅僅在新喀里多尼亞島和南太平洋才有。在目前活著(zhù)的開(kāi)花植物中，水仙花和八角茴香是僅次于互葉梅的最古老的物種。

　　如果你能夠返回到大約1.3億年前，你可能對這些最古老的花兒不屑一顧。多伊爾說(shuō)：“誰(shuí)也不會(huì )想到這些花兒會(huì )四處播種，產(chǎn)生后代�！�

　　這些早期的花朵個(gè)子嬌小而且很少見(jiàn)，生長(cháng)在長(cháng)得更加茂盛的無(wú)花植物的陰影里�；▋航�(jīng)過(guò)幾百萬(wàn)年的努力才迎來(lái)其全盛時(shí)期。大約1.2億年前，一批新的花兒進(jìn)化出來(lái)，并開(kāi)始在許多森林里取得統治地位，同時(shí)演化出千姿百態(tài)。

　　這批花兒的家族囊括了目前地球上99%的開(kāi)花植物，從木蘭花到蒲公英再到南瓜�；▋浩贩N變得越來(lái)越豐富，留下的化石的種類(lèi)和形狀數目繁多，讓達爾文也迷惑不已。

　　從互葉梅開(kāi)始，所有花兒的基本結構都一樣。幾乎所有的花兒都擁有花瓣或者類(lèi)似于花瓣的植物，最原始的花兒可能都像現在的互葉梅一樣小巧而簡(jiǎn)單。

　　后來(lái)，在第六代，花兒變得越來(lái)越復雜。在進(jìn)化中，花瓣開(kāi)始一圈圈地向外延展，花瓣因此變得越來(lái)越大、越來(lái)越鮮艷。外圈通常是綠色，這種像葉子一樣長(cháng)出的外圈通常叫做萼片，在花兒處于萌芽狀態(tài)時(shí)，萼片就是花兒的“守護神”。

　　根據這一最新發(fā)現，花瓣與花瓣之間似乎也并不相同。比如說(shuō)，龍爪樹(shù)花進(jìn)化出花瓣的方式同玫瑰花進(jìn)化出花瓣的方式就不一樣。但是，組成花兒的基因似乎表明，情況遠不止于此，還有更多的奧秘等待解答。

　　基因變異讓花兒千嬌百媚

　　在上世紀80年代晚期，科學(xué)家首次發(fā)現了控制花兒生長(cháng)的基因�，F在，科學(xué)家正在研究一種名叫擬南芥（科學(xué)家將這種植物稱(chēng)為植物界的“小白鼠”）的小型植物�？茖W(xué)家發(fā)現，基因突變可能引起奇怪的變化。許多基因變異導致花瓣生長(cháng)在雄蕊的“地盤(pán)”；另外一些基因變異將花瓣的內圈變成外圈的萼片；其他變異將萼片變成葉子。

　　這個(gè)發(fā)現具有重大意義，它證實(shí)了德國詩(shī)人歌德最先提出的一個(gè)想法，歌德不僅寫(xiě)出了鴻篇巨制《浮士德》，也認真地研究了植物。

　　1790年，歌德撰寫(xiě)了一篇在今天看來(lái)很有遠見(jiàn)的文章《植物形態(tài)學(xué)》。在這篇文章中，他認為，包括花兒在內的所有植物器官都始于葉子。他寫(xiě)到：“從頭到腳，植物剛開(kāi)始只不過(guò)是一片葉子�！�

　　200多年以后，科學(xué)家發(fā)現，基因變異能夠導致歌德所預見(jiàn)的那種巨大的變化。過(guò)去的20年間，科學(xué)家一直在研究這些基因變異如何在普通的開(kāi)花植物上起作用。

　　基因給能夠開(kāi)啟其他基因的蛋白質(zhì)編碼來(lái)開(kāi)啟或者關(guān)閉其他基因。這些基因組合在一起，能夠長(cháng)出擬南芥的花瓣或者其他部分。

　　科學(xué)家正在研究這些基因，以弄清楚新的花兒是怎樣進(jìn)化出來(lái)的。他們發(fā)現，組成擬南芥的基因也出現在互葉梅等其他物種中，在很多情況下，這些基因在不同的花兒家族中進(jìn)行復制，這種復制帶有一定的偶然性。

　　然而，找出了組成花兒的基因，并不意味著(zhù)科學(xué)家就知道了它們在花兒成長(cháng)過(guò)程中所扮演的角色。為了回答這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)家需要進(jìn)一步研究植物基因，但是，沒(méi)有植物像擬南芥那樣好“擺弄”，因此，相關(guān)研究現在才剛剛開(kāi)始。

　　耶魯大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家薇薇安·艾瑞西和同事正在研究怎樣“擺弄”罌粟，因為“罌粟花瓣的進(jìn)化過(guò)程并不一樣”。

　　她的團隊通過(guò)關(guān)閉其中一些基因的方式找到了組成花兒的基因。

　　最終的結果表明，組成罌粟花的基因同組成擬南芥花的基因密切相關(guān)。例如，在擬南芥中，名叫AP3的基因控制花瓣和雄蕊的生長(cháng)。罌粟花中也有相應的基因，叫作古AP3。但是，艾瑞西團隊發(fā)現，這兩個(gè)基因的影響不一樣。關(guān)閉擬南芥的AP3基因會(huì )改變花瓣；關(guān)閉罌粟花的AP3基因會(huì )改變雄蕊。

　　艾瑞西說(shuō)，這個(gè)結果表明，雖然同類(lèi)基因控制這兩種花瓣的生長(cháng)，但是，罌粟花上的花瓣與擬南芥的花瓣的進(jìn)化方式并不一樣。

　　如果艾瑞西的結論正確，花兒將采用和我們自己的眼睛等器官一樣的方式進(jìn)化。例如，我們的腿與飛蛾的腿的進(jìn)化方式不一樣，可能基因是一樣的，許多同樣的基因進(jìn)化出不同的腿。

　　艾瑞西說(shuō)：“我認為，動(dòng)物和植物擁有同樣的進(jìn)化策略這一點(diǎn)很酷，盡管它們使用的基因不同�！比欢�，她對于花瓣的研究只是冰山一角，她說(shuō)：“在花兒生長(cháng)的過(guò)程中，會(huì )發(fā)生很多事情�！被▋簳�(huì )進(jìn)化出新的性別器官。松樹(shù)有雄球花和雌球花，雄球花位于新梢的基部，雌球花大多數見(jiàn)于主枝的軸端。而花朵的雄性器官和雌性器官則在同一軸線(xiàn)上。

　　一旦這些性別器官相遇，它們將經(jīng)歷一個(gè)人類(lèi)裸眼看不見(jiàn)的變化，這個(gè)變化可能就是花兒在植物界取得支配地位的原動(dòng)力。

　　其他專(zhuān)家也同意這種轉變的存在，但是，他們并不確信這是否花兒成功的秘密。

　　弗里德曼解釋說(shuō)，胚乳中擁有一套單個(gè)的雌性DNA的簡(jiǎn)單花兒，比如水仙花等，開(kāi)始于位于胚囊一端的單個(gè)的原子核。隨后，原子核分裂，核移動(dòng)到胚囊的中部變成胚乳的一部分。

　　后來(lái)，玫瑰花或者罌粟花上開(kāi)始出現變異，單個(gè)的原子核開(kāi)始在囊的一端生長(cháng)。當原子核分裂時(shí)，原子核朝著(zhù)胚囊的另一端移動(dòng)，兩端的原子核各自分裂，每一端的原子核都移動(dòng)到中部。

　　因此，一個(gè)簡(jiǎn)單的復制過(guò)程讓花兒變得越來(lái)越復雜，而且衍生出千嬌百媚的各式花朵。

　　弗里德曼說(shuō)：“自然界不僅創(chuàng )造出萬(wàn)事萬(wàn)物，而且用最簡(jiǎn)單的方式創(chuàng )造了奇跡，它們并不艱澀，也不神秘，歌德早已經(jīng)發(fā)現了這一點(diǎn)�！�