團隊發(fā)現(xiàn)的兩種大羽羊齒類植物化石。（馮卓 攝）
現(xiàn)生植物葉片在夜晚合攏后被咬出的“蟲眼”。（馮卓 攝）
（神秘的學化
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馮卓等在采集于云南曲靖2.5億年前的兩種大羽羊齒類植物（單網(wǎng)羊齒屬Gigantonoclea）葉片上發(fā)現(xiàn)一種對稱排列在葉片中脈兩側(cè)的昆蟲咬蝕結(jié)構(gòu)。而中脈兩側(cè)的咬蝕結(jié)構(gòu)在形態(tài)和大小方面呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性差異，即越靠近中脈或越靠近葉片基部時，中脈兩側(cè)的咬蝕結(jié)構(gòu)形態(tài)、大小差異越顯著。通過與現(xiàn)生植物的廣泛對比研究，馮卓等發(fā)現(xiàn)化石昆蟲咬蝕結(jié)構(gòu)與感夜性植物葉片合攏時被昆蟲取食留下的結(jié)構(gòu)一致，因此提出大羽羊齒類葉片上的昆蟲咬蝕結(jié)構(gòu)是其沿中脈合攏時形成的，即證實了該化石葉片具有感夜性運動。
大羽羊齒類植物是繁盛于約3億年前至2.5億年前古地中海（古特提斯洋）沿岸熱帶—亞熱帶地區(qū)一類非常神秘的植物。主要分布于今天的東亞、東南亞等地區(qū)的二疊紀地層（少量出現(xiàn)在西亞、北美西海岸），其中我國產(chǎn)出的大羽羊齒植物化石標本最豐富、多樣性最高。大羽羊齒類植物以單生或羽狀復生的大型葉片、多級網(wǎng)狀脈序為特色，與當今的雙子葉植物葉片具有非常類似的葉型結(jié)構(gòu)。盡管多數(shù)古植物學家認為大羽羊齒植物屬于種子植物，但由于缺乏對其繁殖器官的深入認識，大羽羊齒類植物的分類位置一直存在激烈爭論。尤其是在其莖干中發(fā)現(xiàn)了被子植物普遍具有的輸導組織——導管（vessel）結(jié)構(gòu)，更增加了大羽羊齒植物系統(tǒng)分類位置的神秘色彩。
目前，最早的被子植物化石出現(xiàn)于1.2億年前的白堊紀早期，而馮卓等（Feng et al., 2020, Earth-Science Reviews, 204: 103153）前期研究表明，大羽羊齒類植物在2.5億年前的二疊紀末生物大滅絕事件發(fā)生后就完全滅絕了。被子植物出現(xiàn)與大羽羊齒植物滅絕之間存在著近1.3億年的時間鴻溝，表明兩類植物之間或不存在任何親緣關(guān)系。在今天的植物界，除了蕨類植物中存在一例可靠報道外，感夜性現(xiàn)象全部出現(xiàn)于被子植物，尤以豆科和酢漿草科植物最為普遍，而在其他植物類群中尚未有確信發(fā)現(xiàn)。因此，馮卓等提出植物葉片的“睡眠運動”可能在不同植物支系中存在多次獨立起源，代表了一種趨同演化的結(jié)果。
該研究以“化石葉片上特殊的昆蟲取食揭示了感夜性的趨同性起源”Specialized herbivory in fossil leaves reveals convergent origins of nyctinasty為題，于2023年2月16日在線發(fā)表于國際知名學術(shù)期刊《當代生物學》（Current Biology，論文連接https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(22)01980-7）。云南大學植物古生態(tài)團隊帶頭人馮卓研究員為論文的第一兼唯一通訊作者。研究得到中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項、第二次青藏科考、云南省“云嶺學者”專項、云南大學等項目資助。（原標題：云南大學古生物研究院馮卓團隊揭示植物感夜性起源機制）
相關(guān)：科學家發(fā)現(xiàn)2.5億年前正在“睡覺”的植物化石
（神秘的地球uux.cn）據(jù)新華社昆明2月16日電（記者 岳冉冉）：我國古生物學家從距今2.5億年的化石中發(fā)現(xiàn)了植物愛“睡覺”的秘密。成果于北京時間2月16日在線發(fā)表在國際知名期刊《當代生物學》上。
在自然界，有些植物擁有一種類似“睡覺”的現(xiàn)象，它們的葉片在白天展開，在夜晚會合攏或下垂，學界稱之為“植物的感夜性”。葉片的這種周期性運動規(guī)律一直備受學界關(guān)注，但由于缺乏化石證據(jù)，學界至今對植物“睡覺”行為的起源與演化知之甚少。
近日，云南大學古生物研究院馮卓團隊從植物化石身上，首次證實了遠古時期的植物也具有感夜性。
這種化石是大羽羊齒類植物，距今2.5億年，在云南曲靖出土。團隊觀察到，在植物的葉片上，有一種新型的昆蟲咬蝕結(jié)構(gòu)，這些咬痕呈對稱狀排列于葉片中脈的兩側(cè)。從形態(tài)與大小看，葉片中脈一側(cè)的咬痕總與另一側(cè)的咬痕存在略微差異，而離中脈越近或離葉片基部越近時，兩側(cè)的咬痕差異越明顯。
與大量現(xiàn)生植物進行對比研究后，團隊發(fā)現(xiàn)，這些化石上的“蟲眼”結(jié)構(gòu)竟然與現(xiàn)生植物葉片在夜晚合攏后被昆蟲取食留下的結(jié)構(gòu)一致。“因此我們推斷，有昆蟲咬蝕了正在‘睡覺’、葉片合攏的大羽羊齒類植物。難得的是，這一植物化石被完好地保存至今。”馮卓說。
這一發(fā)現(xiàn)，把植物感夜性的起源時間推到了2.5億年前。
