从琥珀中发现最古老的现存花朵距今约一亿年,为东南亚早期开花植物演化与板块运动关系提供重要证据

当期论文封面在琥珀中,开出一朵“亿年花”!2022年1月,青岛科技大学海洋学院教授王硕和丈夫施超等人

从琥珀中发现最古老的现存花朵距今约一亿年,为东南亚早期开花植物演化与板块运动关系提供重要证据

当期论文封面

在琥珀中,开出一朵“亿年花”!

2022年1月,青岛科技大学海洋学院教授王硕和丈夫施超等人,在《自然·植物》发表一篇封面论文。

研究中,王硕从琥珀中首次发现世界上最古老的现存花朵,该琥珀所属矿区在缅甸北部。同时,他们还在非洲最南端找到其现存后裔,这为研究东南亚地区早期开花植物的演化和板块运动关系,带来了重要化石证据。

论文题为《白垩纪缅甸琥珀中与南非有亲缘关系并适应野火频发的鼠李科植物》。

从琥珀中发现最古老的现存花朵距今约一亿年,为东南亚早期开花植物演化与板块运动关系提供重要证据

王硕和施超

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王硕和她研究的部分化石

“没想到这个花已经在地球上绽放了一亿年,并且它的形态没有发生大的变化。同时,花的标本见证了板块漂移和气候巨变,以及白垩纪末期的生物大灭绝事件。”王硕说道。

并且,该工作在一定程度上回答了达尔文的“恼人之谜”,由于地球早期频繁发生野火,因此如何去适应火灾可能是早期驱动被子植物演化的动力之一。

此外,该研究也说明东南亚地区的生物多样性,可能与非洲南部的生物多样性有关联。简单来说,非洲最南端目前仍旧生存着的这种花,但它其实起源很早,甚至一亿年以前就是现在的样子。论文发布一度受阻,审稿人呼吁“强烈建议发表”

2020年3月,缅甸发生军事政变,当局局势严重恶化。北美古脊椎动物协会建议暂停公布所有从缅甸获得的琥珀化石标本。

当时,北美古脊椎动物协会组织呼吁业内的三十多个杂志拒绝审理缅甸琥珀的论文。而王硕使用的标本恰好来自缅甸。该论文原本在《自然》和《科学》上送审过,后因“缅甸琥珀伦理问题”被砍掉。

之后有一段时间,没有期刊愿意受理这篇论文,其中包括Nature Communications、ScienceAdvances、Nature Ecology&Evolution、PNAS等,王硕和团队一度情绪非常低落。

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琥珀中的“菲利卡”及其假单花形态多样性

但是,也有很多学者在相关期刊联名发表观点性文章反驳北美古脊椎动物协会,可这些期刊的影响力较弱,效果都不是很好。后来, 王硕联系N a t u r eEcology & Evolution发表文章表明中国科学家的立场观点,建议不要把科学研究政治化。

这时,论文进入一审5个月左右,同期还有另外两篇类似的观点性论文发表,这一定程度上加速了此次论文的发表。她重新将论文投稿到《自然· 植物》,这次文章审稿进度非常快,审稿人评价也很高。2021年9月,期刊编辑表示准备接受,并将作为封面论文。

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王硕表示,四位审稿人的评价都很好。其中一位澳大利亚审稿人很有趣,其研究南非植被已有多年,非常确定此次标本正是南非的鼠李科“菲利卡”属。

但他因为论文的英文写作“骂”了王硕一顿,说论文作者中有好几个n a t i v e s p e a k e r,语言表达居然这幺差。对方给她写了很长的审稿意见,这位审稿人可能是位老先生,附上的文件是手写稿,上面纠正了一大堆英语问题,对方还表示“我强烈建议这篇文章一定要发表,因为这篇文章非常重要。” 并建议同期发表一篇Commentary,那时他甚至已经把评论文章提交给期刊编辑。后来《自然·植物》并没有录用这位审稿人的Commentary,而是邀请了另一位专家理查德·J · A ·布格斯撰写了题为“Reconf iguring Darwins abominablemystery”的评述,已于3月3日发表。

另一位审稿人则认为,如果植物鉴定正确,那幺文章的意义非常大,可能会把早期被子植物的演化时间提前。“文章尽快发表比雕琢细节更重要”

一开始,王硕并未就这篇论文立项,也没有申请相关课题。她只是拿着包括论文在内的材料,请资深专家帮忙鉴定,中科院昆明植物所和植物所(北京)的专家基本起初都不认识该标本。

经过若干时间的努力,王硕及专家们将该标本鉴定为鼠李科,但是很多业内同行都不相信会是这幺早的标本,大家完全不敢联想到现存的被子植物上面。

后来,她获悉中科院北京植物所与南非方面交换过标本。再后,北京植物所的张宪春老师帮王硕牵线,让她得以去北京植物所查标本。

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在北京,她查了很久的标本,后来又找南非方面继续给其寄标本。收到之后,她对标本进行解剖, 根据C T图像一比一进行对照,期间非常耗时,这有点像证明“我”是“我”的过程。

王硕表示:“如果标本就是鼠李科,那幺它的意义很大,会把整个开花植物的起源推到很早之前,同时或将证明东南亚植被的多样性与开普植物区有联系。这个问题在学界一直有争议,20世纪三四十年代就有专家提出过不同假说。另外,此次发现对于区系地理的形成、尤其是东南亚的生物多样性也有重要意义,包括对气候变化的生态适应和板块漂移等。如审稿人所说,论文能辐射的点太多太多。但是,由于自己资历太浅,没有展开去写。”

写论文期间,王硕前后换了很多版本。在最初一版, 她把重点放在开花植物起源上,后面则有一个版本重点讲解板块运动。

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论文的共同作者罗伯特·斯派塞在帮王硕修改论文的英文表达时,给她写过一封邮件。他说这篇文章就一定要上《自然》或《科学》,因为分量太重。

当她第一次把文章发给另一位共同作者美国堪萨斯大学迈克尔·恩格尔时,他当时特别兴奋,说看了以后睡不着觉。此外,王硕也就论文中区系地理的问题,请教过中科院院士洪德元,洪院士在手写信中回复称:“文章尽快发表比雕琢细节更重要。”

该论文辐射的大量知识,也能串联出很多老院士此前提出的假说,从化石角度提供了一些新证据。

例如,最近《科学》发表了一篇琥珀中的龙脑香科植物花粉的论文,与王硕论文中的缅甸琥珀属于同一个矿区。同行的这篇论文,证明龙脑香科植物来源于南半球原始古大陆冈瓦纳大陆,后跟着印度板块传播到现在的东南亚。

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该论文的结论与王硕论文的结论十分一致。双方使用了不同数据和不同植被类群,证明了同一观点,并得到同一科学结论。

以本次论文为出发点, 还可研究被子植物的起源时间、板块运动、生物多样性起源、系统发育学的修正、以及早期的气候适应等。曾被学生质疑研究方向,摸索产业化进行自我“造血”

王硕在青岛科大的第一个研究生,是她从中科院动物所带过来的,入学初试时获得动物所生态学最高分,复试被调剂。由于所录取学校和第一志愿有落差,再加上北美古脊椎动物协会事件的影响,他觉得就不该研究琥珀,研究涉及伦理问题的缅甸琥珀更是把整个团队都带进了死路,加之家庭变故,继而决定放弃读博深造。

王硕感到十分惋惜,她说:“那是很热爱科研的一个孩子,他觉得这些材料是一把钥匙,中生代发生了很多我们现在不知道的故事,他说过自己要做一辈子,还说有很多秘密等待揭示。入学时他是青岛科大的最高分,从中科院动物所调剂过来,结果读硕到最后就发了一篇很小的文章,刚够毕业。”

当时, 有很多人问王硕为什幺不做昆虫?琥珀里的昆虫标本量,大概是植物的十多倍。而且昆虫体积较小,很容易在一个琥珀中找到完整标本,也很容易将其鉴别到具体的科属。但对于植物标本来说,这基本不可能。

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在琥珀和现存植物种类中发现的花粉粒

研究中,内部作者也曾出现严重争论,由于不是根据一株完整的植物进行鉴定,部分作者认为至多只能说明和某一个属很接近。为此, 王硕完整复原了它的枝条、茎叶、花、果实、种子、花粉,然后与现生标本一比一对比,并复原了整个生长发育的过程,从而证明此次标本确实属于鼠李科。

在论文投稿中,由于北美古脊椎动物协会的攻击导致论文无法被送审,王硕所有的合作者都很失望,本以为2021年底能发表。共同作者罗伯特· 斯派塞也在邮件里安慰她,说这是政治因素非团队之力所能克服。

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但是她也坦言,北美古脊椎动物协会事件也带来了一定“帮助”。多年前,当王硕还在昆明的时候,就有人劝她开个博物馆,到青岛科大之后也有人劝她。

“但是,我们两口子都是搞科研的,也不懂运营。了解之后就退缩了,主要不知道该怎幺运营博物馆。古生物学要求标本要保藏在公立机构并且开放检视,北美古脊椎动物协会当时攻击中国人把标本放在私人手里,导致很多外国科学家想检视标本变得困难,而且标本可能会被倒卖。在审稿的时候,他们提到青岛科大不是国际上公认的博物馆,不具备化石标本的保藏资质,这也是拒绝审稿的理由之一。”王硕表示。

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之后,她“被迫”做产业化。慢慢地,她和丈夫施超开始尝试科普性工作,同时对琥珀开发出一些下游产业,例如琥珀饰品、琥珀茶具、珠宝文创等,同时也在申请相关专利。这两年,夫妻二人做的琥珀茶具还获得了辽宁省轻工行业科技进步一等奖。

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“我们现在有理由相信,基础研究也可产业化。另外, 我们也打算做鉴定检验工作,即提供科研人员判断的标准以供大家参考,但是否会落实还不确定。总之,这些发散型工作带来了重要启发: 太过基础的研究,不能仅指望着国家或单位养活,要想办法让研究与产业发生良性循环,实现自我造血。”王硕表示。

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她调侃自己和丈夫是“纯中国制造”的博士,俩人都没有海外留学经历,但在本次论文研究中, 形成了一支国际化团队。她说:“我们知道了怎样与外国人合作,以及中国人在合作中应该扮演的角色,并逐渐探索出一种中国科研范式。”

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王硕和团队

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王硕正在研究的琥珀化石

对于后续计划,她表示:“反正这辈子我要一直做琥珀。”目前还有70个蕨类标本没做完,下一步打算做蕨类植物在中生代时期的多样性演化。而琥珀更像是一张拍自史前的生态照,是一个时间点的横截面,它就定格在所形成的时间。基于这个时间节点,横向可以去研究多样性,纵向可以研究起源和进化过程,以及各个生态位之间的相互作用和协同进化等。

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