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從琥珀中發現最古老的現存花朵距今約一億年,為東南亞早期開花植物演化與板塊運動關系提供重要證據

2022-05-23 00:36
海外星云 2022年9期
關鍵詞:琥珀標本緬甸

當期論文封面

在琥珀中,開出一朵“億年花”!

2022年1月,青島科技大學海洋學院教授王碩和丈夫施超等人,在《自然·植物》發表一篇封面論文。

研究中,王碩從琥珀中首次發現世界上最古老的現存花朵,該琥珀所屬礦區在緬甸北部。同時,他們還在非洲最南端找到其現存后裔,這為研究東南亞地區早期開花植物的演化和板塊運動關系,帶來了重要化石證據。

論文題為《白堊紀緬甸琥珀中與南非有親緣關系并適應野火頻發的鼠李科植物》。

王碩和施超

王碩和她研究的部分化石

“沒想到這個花已經在地球上綻放了一億年,并且它的形態沒有發生大的變化。同時,花的標本見證了板塊漂移和氣候巨變,以及白堊紀末期的生物大滅絕事件?!蓖醮T說道。

并且,該工作在一定程度上回答了達爾文的“惱人之謎”,由于地球早期頻繁發生野火,因此如何去適應火災可能是早期驅動被子植物演化的動力之一。

此外,該研究也說明東南亞地區的生物多樣性,可能與非洲南部的生物多樣性有關聯。簡單來說,非洲最南端目前仍舊生存著的這種花,但它其實起源很早,甚至一億年以前就是現在的樣子。

論文發布一度受阻,審稿人呼吁“強烈建議發表”

2020年3月,緬甸發生軍事政變,當局局勢嚴重惡化。北美古脊椎動物協會建議暫停公布所有從緬甸獲得的琥珀化石標本。

當時,北美古脊椎動物協會組織呼吁業內的三十多個雜志拒絕審理緬甸琥珀的論文。而王碩使用的標本恰好來自緬甸。該論文原本在《自然》和《科學》上送審過,后因“緬甸琥珀倫理問題”被砍掉。

之后有一段時間,沒有期刊愿意受理這篇論文,其中包括Nature Communications、ScienceAdvances、Nature Ecology&Evolution、PNAS等,王碩和團隊一度情緒非常低落。

琥珀中的“菲利卡”及其假單花形態多樣性

但是,也有很多學者在相關期刊聯名發表觀點性文章反駁北美古脊椎動物協會,可這些期刊的影響力較弱,效果都不是很好。后來, 王碩聯系N a t u r eEcology & Evolution發表文章表明中國科學家的立場觀點,建議不要把科學研究政治化。

這時,論文進入一審5個月左右,同期還有另外兩篇類似的觀點性論文發表,這一定程度上加速了此次論文的發表。她重新將論文投稿到《自然· 植物》,這次文章審稿進度非???,審稿人評價也很高。2021年9月,期刊編輯表示準備接受,并將作為封面論文。

王碩表示,四位審稿人的評價都很好。其中一位澳大利亞審稿人很有趣,其研究南非植被已有多年,非常確定此次標本正是南非的鼠李科“菲利卡”屬。

但他因為論文的英文寫作“罵”了王碩一頓,說論文作者中有好幾個n a t i v e s p e a k e r,語言表達居然這么差。對方給她寫了很長的審稿意見,這位審稿人可能是位老先生,附上的文件是手寫稿,上面糾正了一大堆英語問題,對方還表示“我強烈建議這篇文章一定要發表,因為這篇文章非常重要?!?并建議同期發表一篇Commentary,那時他甚至已經把評論文章提交給期刊編輯。后來《自然·植物》并沒有錄用這位審稿人的Commentary,而是邀請了另一位專家理查德·J · A ·布格斯撰寫了題為“Reconf iguring Darwins abominablemystery”的評述,已于3月3日發表。

另一位審稿人則認為,如果植物鑒定正確,那么文章的意義非常大,可能會把早期被子植物的演化時間提前。

“文章盡快發表比雕琢細節更重要”

一開始,王碩并未就這篇論文立項,也沒有申請相關課題。她只是拿著包括論文在內的材料,請資深專家幫忙鑒定,中科院昆明植物所和植物所(北京)的專家基本起初都不認識該標本。

經過若干時間的努力,王碩及專家們將該標本鑒定為鼠李科,但是很多業內同行都不相信會是這么早的標本,大家完全不敢聯想到現存的被子植物上面。

后來,她獲悉中科院北京植物所與南非方面交換過標本。再后,北京植物所的張憲春老師幫王碩牽線,讓她得以去北京植物所查標本。

在北京,她查了很久的標本,后來又找南非方面繼續給其寄標本。收到之后,她對標本進行解剖, 根據C T圖像一比一進行對照,期間非常耗時,這有點像證明“我”是“我”的過程。

王碩表示:“如果標本就是鼠李科,那么它的意義很大,會把整個開花植物的起源推到很早之前,同時或將證明東南亞植被的多樣性與開普植物區有聯系。這個問題在學界一直有爭議,20世紀三四十年代就有專家提出過不同假說。另外,此次發現對于區系地理的形成、尤其是東南亞的生物多樣性也有重要意義,包括對氣候變化的生態適應和板塊漂移等。如審稿人所說,論文能輻射的點太多太多。但是,由于自己資歷太淺,沒有展開去寫?!?/p>

寫論文期間,王碩前后換了很多版本。在最初一版, 她把重點放在開花植物起源上,后面則有一個版本重點講解板塊運動。

論文的共同作者羅伯特·斯派塞在幫王碩修改論文的英文表達時,給她寫過一封郵件。他說這篇文章就一定要上《自然》或《科學》,因為分量太重。

當她第一次把文章發給另一位共同作者美國堪薩斯大學邁克爾·恩格爾時,他當時特別興奮,說看了以后睡不著覺。此外,王碩也就論文中區系地理的問題,請教過中科院院士洪德元,洪院士在手寫信中回復稱:“文章盡快發表比雕琢細節更重要?!?/p>

該論文輻射的大量知識,也能串聯出很多老院士此前提出的假說,從化石角度提供了一些新證據。

例如,最近《科學》發表了一篇琥珀中的龍腦香科植物花粉的論文,與王碩論文中的緬甸琥珀屬于同一個礦區。同行的這篇論文,證明龍腦香科植物來源于南半球原始古大陸岡瓦納大陸,后跟著印度板塊傳播到現在的東南亞。

該論文的結論與王碩論文的結論十分一致。雙方使用了不同數據和不同植被類群,證明了同一觀點,并得到同一科學結論。

以本次論文為出發點, 還可研究被子植物的起源時間、板塊運動、生物多樣性起源、系統發育學的修正、以及早期的氣候適應等。

曾被學生質疑研究方向,摸索產業化進行自我“造血”

王碩在青島科大的第一個研究生,是她從中科院動物所帶過來的,入學初試時獲得動物所生態學最高分,復試被調劑。由于所錄取學校和第一志愿有落差,再加上北美古脊椎動物協會事件的影響,他覺得就不該研究琥珀,研究涉及倫理問題的緬甸琥珀更是把整個團隊都帶進了死路,加之家庭變故,繼而決定放棄讀博深造。

王碩感到十分惋惜,她說:“那是很熱愛科研的一個孩子,他覺得這些材料是一把鑰匙,中生代發生了很多我們現在不知道的故事,他說過自己要做一輩子,還說有很多秘密等待揭示。入學時他是青島科大的最高分,從中科院動物所調劑過來,結果讀碩到最后就發了一篇很小的文章,剛夠畢業?!?/p>

當時, 有很多人問王碩為什么不做昆蟲?琥珀里的昆蟲標本量,大概是植物的十多倍。而且昆蟲體積較小,很容易在一個琥珀中找到完整標本,也很容易將其鑒別到具體的科屬。但對于植物標本來說,這基本不可能。

在琥珀和現存植物種類中發現的花粉粒

研究中,內部作者也曾出現嚴重爭論,由于不是根據一株完整的植物進行鑒定,部分作者認為至多只能說明和某一個屬很接近。為此, 王碩完整復原了它的枝條、莖葉、花、果實、種子、花粉,然后與現生標本一比一對比,并復原了整個生長發育的過程,從而證明此次標本確實屬于鼠李科。

在論文投稿中,由于北美古脊椎動物協會的攻擊導致論文無法被送審,王碩所有的合作者都很失望,本以為2021年底能發表。共同作者羅伯特· 斯派塞也在郵件里安慰她,說這是政治因素非團隊之力所能克服。

但是她也坦言,北美古脊椎動物協會事件也帶來了一定“幫助”。多年前,當王碩還在昆明的時候,就有人勸她開個博物館,到青島科大之后也有人勸她。

“但是,我們兩口子都是搞科研的,也不懂運營。了解之后就退縮了,主要不知道該怎么運營博物館。古生物學要求標本要保藏在公立機構并且開放檢視,北美古脊椎動物協會當時攻擊中國人把標本放在私人手里,導致很多外國科學家想檢視標本變得困難,而且標本可能會被倒賣。在審稿的時候,他們提到青島科大不是國際上公認的博物館,不具備化石標本的保藏資質,這也是拒絕審稿的理由之一?!蓖醮T表示。

之后,她“被迫”做產業化。慢慢地,她和丈夫施超開始嘗試科普性工作,同時對琥珀開發出一些下游產業,例如琥珀飾品、琥珀茶具、珠寶文創等,同時也在申請相關專利。這兩年,夫妻二人做的琥珀茶具還獲得了遼寧省輕工行業科技進步一等獎。

“我們現在有理由相信,基礎研究也可產業化。另外, 我們也打算做鑒定檢驗工作,即提供科研人員判斷的標準以供大家參考,但是否會落實還不確定??傊?,這些發散型工作帶來了重要啟發: 太過基礎的研究,不能僅指望著國家或單位養活,要想辦法讓研究與產業發生良性循環,實現自我造血?!蓖醮T表示。

她調侃自己和丈夫是“純中國制造”的博士,倆人都沒有海外留學經歷,但在本次論文研究中, 形成了一支國際化團隊。她說:“我們知道了怎樣與外國人合作,以及中國人在合作中應該扮演的角色,并逐漸探索出一種中國科研范式?!?p>

王碩和團隊

王碩正在研究的琥珀化石

對于后續計劃,她表示:“反正這輩子我要一直做琥珀?!蹦壳斑€有70個蕨類標本沒做完,下一步打算做蕨類植物在中生代時期的多樣性演化。而琥珀更像是一張拍自史前的生態照,是一個時間點的橫截面,它就定格在所形成的時間?;谶@個時間節點,橫向可以去研究多樣性,縱向可以研究起源和進化過程,以及各個生態位之間的相互作用和協同進化等。

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