30多萬種形形色色的開花植物，其演化多樣性可能很早之前就飛速發(fā)展了。來自美國賓州大學的C.  de  Pamphilis教授聯(lián)合諸多科學家，發(fā)現(xiàn)植物的基因組早在幾億年前就起源了，比我們估計的早了2億年。



研究還認為，2億年前的植物基因多樣性大爆發(fā)可能為以后開花植物的多樣性起了鋪墊作用。研究小組為我們提供了豐富的基因數(shù)據(jù)和準確的演化時間表，這些資源可能改變生物學家對植物演化，特別是開花植物演化的看法。這項成果將發(fā)表在《自然》雜志上。



“我們起初做了相當詳盡的基因組探究工作，材料包括9種已知的植物基因組和數(shù)百萬個開花植物新序列，”de  Pamphilis說。“可以肯定的是，在開花植物的歷*，發(fā)生了一個或數(shù)個重大突變，并為它們日后的多樣性做了鋪墊。更值得注目的是，這些重大變化是由同一機制引起的，并非個別因素。”



分析過了基因組的證據(jù)后，研究小組又投入研究了多倍性基因突變的兩個實例，正是多倍性的出現(xiàn)改寫了開花植物演化史。“多倍性是基因突變的產物，植物獲得了雙倍或多倍的遺傳載體，”賓州大學學生，研究的*作者Y.Jiao說。“跟脊椎動物不同，植物基因出現(xiàn)多倍化是不會致命的，相反還能帶來好處。”。在傳代過程中，那些多出來的基因會漸漸消失，然而有些多倍基因會產生新功能，為其它原有的序列“排憂解難”，使得整個基因組更有效率、更精細化。



雖然很久以前，植物基因組開始演化的時候，多倍現(xiàn)象就已經(jīng)產生了，但生物學家們認為開花植物的多倍性在1.2-1.5億年前才逐漸出現(xiàn)。實際上，有跡象表明開花植物多倍性比我們估計的更早。研究小組發(fā)現(xiàn)了兩個遠古時期植物基因組的重大事件：其一是3.2億年前種子植物祖先的多倍現(xiàn)象，其二則是1.92-2.1億年前被子植物的多倍現(xiàn)象，這幾乎比我們以前估測的早了2億年。



De  Pamphilis教授認為，這幾次多倍現(xiàn)象可能推動了植物基因組的“文藝復興”，現(xiàn)在萬紫千紅的植物世界就是很好的證明。“數(shù)億年前的多倍化使得植物基因組精彩紛呈，被子植物們抓住了機會，變得如此豐茂和精美。”他的研究團隊目前已經(jīng)能追蹤被子植物關鍵基因的演化了。“這些新基因，有的能帶來實實在在的革新，zui終成為調節(jié)花朵發(fā)育的*。如果沒有多倍化，就沒有新基因，開花植物就不會像今天這樣繁榮興盛。”他總結道。



兩次多倍現(xiàn)象帶來的好處并不止這些。擁有了多倍基因組，被子植物還能夠克服惡劣環(huán)境，甚至戰(zhàn)勝集群滅絕，這是一個優(yōu)勢。例如，在那場白堊紀末的滅絕事件中，產生了多倍現(xiàn)象的多個被子植物類群都得以幸存，但大量其它動植物都永遠消亡了。



“*，達爾文將被子植物化石記錄中表現(xiàn)出來的快速分異現(xiàn)象稱作‘討厭之謎’，現(xiàn)在我們終于一步步揭開了它，”de  Pamphilis說。“我們從前說，大部分被子植物都得益于遠古時代的基因多倍現(xiàn)象。現(xiàn)在通過追本溯源，我們有信心承認，所有的被子植物都來源于基因多倍化，這幾次多倍化現(xiàn)象可稱作開花植物的‘宇宙大爆炸’”。