最早的陸地植物很小——最多只有幾厘米高——并且僅限于溪流和池塘周圍潮濕、沼澤的棲息地。然而，大約 4 億年前，植物形成了血管系統(tǒng)，可以更有效地從土壤中提取水分并將其用于光合作用，這一轉(zhuǎn)變將永遠(yuǎn)改變地球的大氣和生態(tài)系統(tǒng)。一組研究人員現(xiàn)在解決了一個(gè)有 100 年歷史的古生物學(xué)謎團(tuán)：古代植物是如何從沼澤和河岸出現(xiàn)到水資源有限的新棲息地的?
在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的一篇新論文中，YSE 植物生理生態(tài)學(xué)教授 Craig Brodersen 和他的研究團(tuán)隊(duì)，包括主要作者 Martin Bouda '17 博士，'12 碩士和 Kyra A. Prats '22 博士，'16 MFS，發(fā)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的植物維管系統(tǒng)的變化使它們更耐旱，為探索開辟了新的前景。
這項(xiàng)研究是由一場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)一個(gè)世紀(jì)的爭(zhēng)論引發(fā)的，即為什么最早的陸地植物的簡(jiǎn)單圓柱形血管系統(tǒng)會(huì)迅速變成更復(fù)雜的形狀。在 1920 年代，科學(xué)家們注意到化石記錄越來(lái)越復(fù)雜，但無(wú)法確定進(jìn)化變化的原因——如果有的話。
在過(guò)去的十年中，布羅德森及其同事探索了現(xiàn)代植物維管系統(tǒng)如何構(gòu)建的影響，特別是在干旱的情況下。當(dāng)植物開始變干時(shí)，氣泡會(huì)卡在木質(zhì)部中，木質(zhì)部是將水分和養(yǎng)分從土壤輸送到莖和葉的特殊組織。氣泡阻止水的運(yùn)動(dòng)。如果不加以控制，它們會(huì)蔓延到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，使植物與土壤分離，最終導(dǎo)致植物死亡。避免這些氣泡的形成和擴(kuò)散對(duì)于今天耐受干旱至關(guān)重要，研究小組應(yīng)用同樣的想法來(lái)解釋化石記錄中的血管組織模式。
最早的陸地植物中的圓柱形維管系統(tǒng)類似于一束稻草，最初在它們?cè)缙诘乃鷹⒌刂袨樗鼈兲峁┝肆己玫姆?wù)。但當(dāng)它們搬到水資源較少的土地上時(shí)，這些植物必須克服干旱引起的氣泡。早期的陸地植物通過(guò)將祖先的圓柱形木質(zhì)部重新配置成更復(fù)雜的形狀來(lái)防止氣泡擴(kuò)散來(lái)做到這一點(diǎn)。
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