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　　植物登陸是地球歷史上具有革命意義的一步，從此地球環(huán)境巨變，并最終朝著更有利于有機體產(chǎn)生和演化的方向改變，大氣CO₂濃度降低，環(huán)境溫度升高，地表硅酸鹽巖層逐漸風(fēng)化形成土壤層，使地球從此告別了寂靜的無機世界，并逐步演化出從簡單到復(fù)雜，從低等到高等的不同生物門類，乃至呈現(xiàn)出如今的盎然生機。總體來說，這些生物學(xué)事件基本來自于科學(xué)家的推測和假說，并不能得到直接驗證。以往的研究主要依賴于地質(zhì)學(xué)家和古生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)化石證據(jù)，相對準(zhǔn)確地推斷不同的地質(zhì)年代及地層中的生物門類。然而，由于陸地植物起源早期化石證據(jù)的缺乏以及完整化石的稀有性，使得準(zhǔn)確推斷早期陸地植物的登陸時間、比對植物性狀特征并推斷演化次序的研究顯得異常困難。因此，有關(guān)早期陸地植物的起源和登陸一直是古生物學(xué)家和進(jìn)化學(xué)家關(guān)注和感興趣的科學(xué)問題，多年來一直存在不少科學(xué)爭議和未解之謎。

　　近日，中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園宏觀進(jìn)化研究組與英國布里斯托大學(xué)研究團隊為解決這一科學(xué)難題提供了新的思路和方法，研究結(jié)果不僅把陸地植物的起源時間前推1億年，同時也否定了此前認(rèn)為苔類植物為最早的陸地植物的假說。

　　有關(guān)陸地植物的祖先、最早的登陸植物及登陸時間，一直存在大量的科學(xué)爭議。過去學(xué)者認(rèn)為輪藻類是陸地植物的祖先，由輪藻類依次演化出苔蘚、蕨類和目前最為進(jìn)化的種子植物，而目前科學(xué)家則傾向于改變觀點，認(rèn)為雙星藻是陸地植物的祖先類群。同時，對于登陸后的陸地植物的內(nèi)部系統(tǒng)關(guān)系也存在爭議，尤其以苔蘚植物內(nèi)部以及與整個維管植物（包括蕨類和種子植物）的關(guān)系爭論最大，不同的學(xué)術(shù)假說高達(dá)十多種。科研團隊利用已發(fā)表的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)（涵蓋從藻類到種子植物的各個主要類群代表，共計103個類群）結(jié)合計算機運算及模型檢驗分析，否定了此前認(rèn)為苔類（代表植物如地錢）為最原始的陸地植物的假說，支持苔蘚植物為單系類群，并第一次將苔類和蘚類構(gòu)成的分支命名為蒴柄植物（setaphyta），把苔蘚植物和維管植物之間的未解關(guān)系聚焦到對角苔類系統(tǒng)位置的確立。基于上述相對可靠的系統(tǒng)關(guān)系，認(rèn)為此前有關(guān)地錢類（及部分蘚類植物）無氣孔等性狀為次生簡化或次生丟失，早期陸地植物的祖先類群其植物體應(yīng)該是具有氣孔等復(fù)雜和進(jìn)化結(jié)構(gòu)的，比我們過去所認(rèn)為的更為復(fù)雜和進(jìn)化。

　　研究人員進(jìn)一步利用轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行了分子鐘推算，并結(jié)合化石證據(jù)進(jìn)行了綜合分析，通過把37個化石證據(jù)在系統(tǒng)發(fā)育樹上進(jìn)行標(biāo)定結(jié)合分子鐘推算，認(rèn)為最早的陸地植物起源于大約5億年前的寒武紀(jì)，約寒武紀(jì)中期至早奧陶紀(jì)（距今約5.15-4.73億年前），該起源時間較過去僅根據(jù)化石估測的時間提前了約1億年，刷新了我們對陸地植物登陸的認(rèn)知。同時，研究人員還分別對系統(tǒng)發(fā)育樹的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)矩陣的大小、分析模型的選擇以及化石標(biāo)定點的確定對最終類群分化時間估算的影響進(jìn)行了深入分析。

　　上述研究成果日前分別以“The timescale of early land plant evolution”和“The interrelationships of land plants and the nature of the ancestral embryophyte”為題發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（《美國國家科學(xué)院院刊》）和Current Biology（《現(xiàn)代生物學(xué)報》）上。上述研究成果對于我們理解早期陸地植物的登陸時間、類群關(guān)系和性狀創(chuàng)新具有重要意義，不僅革新了人們對陸地植物登陸時間和早期性狀演化的再認(rèn)識，也對今后開展遺傳學(xué)、系統(tǒng)發(fā)生、生物地球化學(xué)以及植物和動物間的協(xié)同進(jìn)化帶來深遠(yuǎn)的影響，更重要的是為今后的分子生物學(xué)、生物信息學(xué)與古生物學(xué)的緊密結(jié)合以解決宏觀進(jìn)化問題提供了新的研究思路。上述研究論文發(fā)表后，分別得到國內(nèi)外媒體和雜志，包括英國BBC電臺和Science雜志的關(guān)注和轉(zhuǎn)載，得到來自英國和美國大氣系統(tǒng)學(xué)和植物進(jìn)化生物學(xué)領(lǐng)域知名專家的關(guān)注和評論，同時德國生物信息學(xué)家在Current Biology雜志專門發(fā)文評論了上述研究工作的重要意義及可能帶來的深遠(yuǎn)影響。