化石揭示早期陆生植物从淡水藻类进化而来，有哪些实际意义？ 第1页

其实陆生植物从淡水绿藻演化而来长期以来已经是一个学术界的共识。

现生所有的陆生植物从苔藓开始算起，包括石松类、真蕨类、裸子植物、被子植物，它们的共同祖先都来自于一种淡水绿藻，这种淡水绿藻在亲缘关系上与双星藻纲（Zygnematophyceae）、鞘毛藻目(Coleochaetophyceae)以及轮藻纲（Charophyceae）具有很近的亲缘关系。^[1]

分子生物学研究认为，现生陆生植物的最近共同祖先大约存在于5亿年前（推测的最老年龄为5.15亿年，即现生陆生植物最近共同祖先存在的时间不会超过5.15亿年）。^[2]

但是从化石记录来看，最早的确切的陆生植物实体化石为库克逊蕨（Cooksonia），距今约4.3亿年（志留纪温洛克世）。

所以最早的确切的陆生植物化石与分子生物学推测的陆生植物起源时间中间相差了近7000万年。

但实际上我们确定陆生植物的存在，不一定非要发现确切的陆生植物大化石，也可以通过它们的孢子微体化石来寻找它们存在过的证据。植物的孢子外壁耐降解和腐蚀，易于在沉积物中保存成微体化石，我们使用氢氟酸和稀盐酸将岩石处理掉，挑选出其中的植物孢子化石进行观察，就能确定当时存在何种植物，这种方法也可以用于寻找最早的陆生植物。

早期陆生植物以及现生的一些陆生植物的孢子有一个特征，经常四个一组或者两个一组连在一起，形成四分体（tetrads）或二分体（dyads），如果我们能在沉积物中发现这样的孢子，大概率就能证明当时存在陆生植物。

目前最早的孢子四分体和二分体微体化石距今约4.65亿年（中奥陶世达瑞威尔期）^[3]，所以从微体化石的角度来看，至少在4.65亿年前陆生植物便已经存在了，这比最早的陆生植物大化石早了3500万年，但与陆生植物起源的分子钟推算的时间还要晚3500万年。

而2021年8月13日一篇文章发现了更早的陆生植物孢子化石，距今约4.8亿年，把陆生植物存在的化石证据又向前推进了1500万年，与分子生物学推测的陆生植物起源的时间已经很近了，只差了2000万年。

研究者针对澳大利亚西北部坎宁盆地SM1钻孔打出的岩芯进行浸泡和挑样研究，发现了这些4.8亿年前的陆生植物孢子化石，它们呈二分体和四分体排列，证明了当时陆生植物的存在。

不过它们的四分体形态和典型的陆生植物孢子四分体形态还有区别，SM1钻孔的四分体以平面四分体（四个孢子聚在一起排列在一个平面上）和开放的四面体四分体（孢子之间结合不紧密）为主，而典型的陆生植物孢子四分体则是以四个孢子在四面体四个角上排列且结合紧密。

更有意思的是，与这些孢子一起产出的，还有一类呈不规则排列聚集在一起，聚在一起的数量也不定的孢子，这些孢子被认为与轮藻类植物有关。这意味着，陆生植物祖先的生活环境与淡水轮藻的生活环境可能是类似的，这也间接证明了陆生植物和轮藻在亲缘关系上的相近之处（其实从支序系统学角度考虑，陆生植物属于轮藻植物（Charophyta）），因为陆生植物祖先从轮藻类植物中刚分离的时候，虽然陆生了但是仍然生活在靠近水边的环境，可能与其祖先的生活环境相距不远。

其实这种典型的轮藻类孢子化石，早在5.05亿年前的寒武纪晚期就已经出现了，所以这项研究同时发现了陆生植物祖先近亲的植物类群-轮藻类植物的孢子，以及典型的陆生植物孢子，这就在化石证据上，把两者结合在一起了。而之前的所有证据都来自于分子生物学研究。

总之，这项研究并不是说揭示了陆生植物从淡水藻类演化而来，毕竟根据现生陆生植物和藻类的分子生物学研究已经证明这一点了。这项研究的真正意义在于，将化石记录证明的陆生植物起源时间与分子钟推测的陆生植物起源时间又拉近了一些，而且从化石证据上也证明了，陆生植物确实是从淡水的轮藻类植物演化过来的（4.8亿年前的孢子四分体和二分体排列方式介于轮藻类孢子和典型的陆生植物孢子之间，而且与轮藻类孢子共同产出）。

新闻：

澳大利亚采集的4.8亿年前的奥陶纪化石揭示早期陆生植物从淡水藻类进化而来 - 科研速递 - 化石网

《科学》（20210813出版）一周论文导读

480 million-year-old fossil spores from Western Australia record how ancient plants spread to land

Discovered: Fossilized Spores Suggestive of Early Land Plants

Early land plants evolved from freshwater algae, fossils reveal

480-Million-Year-Old Spores of Early Land Plants Found in Australia

Early plants evolved from algae, fossils show

文章：

A fossil record of land plant origins from charophyte algae（陆生植物起源于轮藻植物的化石证据）

参考

1. ^Genomes of Subaerial Zygnematophyceae Provide Insights into Land Plant Evolution https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867419311699
2. ^The timescale of early land plant evolution https://www.pnas.org/content/115/10/E2274
3. ^Cryptospores from the Hanadir Shale Member of the Qasim Formation, Ordovician (Darriwilian) of Saudi Arabia: taxonomy and systematics https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2014.08.018