耶魯大學(xué)研究揭示早期植物如何能夠通過其維管系統(tǒng)的變化從水生環(huán)境過渡到陸地
（神秘的地球uux.cn）據(jù)cnBeta：最近的一項(xiàng)研究解決了古生物學(xué)中一個(gè)長(zhǎng)期存在的謎團(tuán)，揭示了早期植物如何能夠通過其維管系統(tǒng)的大學(xué)的變到陸地變化從水生環(huán)境過渡到陸地。多年來，揭示揚(yáng)州外圍（外圍女包夜）外圍預(yù)約（電話微信156-8194-*7106）全球及一二線城市外圍夜店妹子緩交一夜情科學(xué)家們一直試圖了解早期陸地植物如何能夠適應(yīng)新的早期植物棲息地，并超越它們?cè)瓉沓睗竦暮文芑瘡沫h(huán)境沼澤地環(huán)境。這些植物很小，夠通過其過渡通常不超過幾厘米高，維管并在溪流和池塘附近發(fā)現(xiàn)。系統(tǒng)
然而，水生大約4億年前，耶魯研究它們發(fā)展了維管系統(tǒng)，大學(xué)的變到陸地揚(yáng)州外圍（外圍女包夜）外圍預(yù)約（電話微信156-8194-*7106）全球及一二線城市外圍夜店妹子緩交一夜情使它們能夠更有效地從土壤中提取水分，揭示并將其用于光合作用，早期植物這一變化對(duì)地球的何能化從環(huán)境大氣和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了重大影響。一個(gè)研究小組現(xiàn)在通過揭示這些古老的夠通過其過渡植物如何能夠在水資源有限的新棲息地茁壯成長(zhǎng)，解開了古生物學(xué)中的一個(gè)百年之謎。
耶魯大學(xué)的一個(gè)研究小組在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，植物的維管系統(tǒng)的一個(gè)小變化使它們更耐干旱，使它們能夠在新的、更干燥的環(huán)境中茁壯成長(zhǎng)。該團(tuán)隊(duì)由耶魯大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授Craig Brodersen領(lǐng)導(dǎo)，包括主要作者M(jìn)artin Bouda和Kyra Prats。這些發(fā)現(xiàn)為該領(lǐng)域的探索開辟了新的途徑。
這項(xiàng)研究是由一個(gè)長(zhǎng)達(dá)一個(gè)世紀(jì)的爭(zhēng)論所激發(fā)的，即為什么最早的陸地植物的簡(jiǎn)單、圓柱形維管系統(tǒng)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼜?fù)雜的形狀。在20世紀(jì)20年代，科學(xué)家們?cè)诨涗浿凶⒁獾搅诉@種復(fù)雜性的增加，但卻無法確定進(jìn)化變化的原因--如果有的話。
在過去的十年里，布羅德森和他的同事們探索了現(xiàn)代植物維管系統(tǒng)如何構(gòu)建的影響，特別是在干旱的背景下。當(dāng)植物開始變干時(shí)，氣泡會(huì)卡在木質(zhì)部中，木質(zhì)部是將水和營養(yǎng)物質(zhì)從土壤中輸送到莖和葉的專門組織。氣泡阻礙了水的流動(dòng)。如果不加以控制，它們會(huì)蔓延到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，使植物與土壤脫節(jié)，并最終導(dǎo)致植物死亡。避免這些氣泡的形成和擴(kuò)散對(duì)今天容忍干旱是至關(guān)重要的，研究小組應(yīng)用同樣的思維來解釋化石記錄中的維管束組織模式。

通過Cheilanthes lanosa（又稱毛唇蕨）葉片的橫截面，顯示出木質(zhì)部的心形血管系統(tǒng)。資料來源：Craig Brodersen實(shí)驗(yàn)室
最早的陸地植物的圓柱形維管系統(tǒng)類似于一捆吸管，最初在它們?cè)缙诘乃h(huán)境中發(fā)揮了良好的作用。但是當(dāng)它們遷移到水資源較少的土地上時(shí)，這些植物不得不克服干旱引起的氣泡。早期的陸地植物通過將祖先的圓柱形木質(zhì)部重新配置成更復(fù)雜的形狀，以防止氣泡擴(kuò)散來做到這一點(diǎn)。
從歷史上看，對(duì)化石記錄中血管復(fù)雜性增加的觀察被認(rèn)為是偶然的，意義不大，是植物體積增長(zhǎng)和發(fā)展更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的副產(chǎn)品。新的研究顛覆了這種觀點(diǎn)。
"這并不是偶然發(fā)生的。實(shí)際上有一個(gè)很好的進(jìn)化原因，"Bouda說。"有來自干旱的強(qiáng)大壓力使之發(fā)生。這是一個(gè)百年之謎，我們現(xiàn)在已經(jīng)回答了這個(gè)問題。"
Bouda指出，共同撰寫這項(xiàng)研究的研究小組的構(gòu)成，包括古植物學(xué)家、植物生理學(xué)家和水文學(xué)家，幫助提供了技術(shù)和觀點(diǎn)，使他們發(fā)現(xiàn)了泥盆紀(jì)植物中出現(xiàn)復(fù)雜維管結(jié)構(gòu)的原因。該團(tuán)隊(duì)使用顯微鏡和解剖學(xué)分析來查看植物標(biāo)本的內(nèi)部運(yùn)作，其中包括來自耶魯大學(xué)皮博迪博物館的化石標(biāo)本，以及來自耶魯大學(xué)邁爾斯森林、沼澤植物園、紐約植物園和康涅狄格大學(xué)的活植物。利用這些信息，研究小組隨后預(yù)測(cè)了能夠耐受干旱的維管束構(gòu)型，并說明了形狀上看似簡(jiǎn)單的變化是如何導(dǎo)致耐旱性的深刻改善的。
"每當(dāng)植物偏離圓柱形維管系統(tǒng)時(shí)，每當(dāng)它發(fā)生一點(diǎn)點(diǎn)變化時(shí)，植物就會(huì)在其抗旱能力方面得到獎(jiǎng)勵(lì)。如果這種獎(jiǎng)勵(lì)一直存在，那么它將迫使植物從古老的圓柱形維管系統(tǒng)向這些更復(fù)雜的形式發(fā)展，"Brodersen說。"通過這些非常小的變化，植物解決了這個(gè)問題，它們?cè)诘厍驓v史的早期就必須解決這個(gè)問題，否則我們今天看到的森林就不會(huì)存在。這些變化發(fā)生得相當(dāng)迅速--在古生物學(xué)的時(shí)間框架內(nèi)，也就是--大約2000-4000萬年。植物維管束結(jié)構(gòu)變化背后的驅(qū)動(dòng)力可能有助于為培育抗旱植物的研究提供信息，幫助建立對(duì)氣候變化影響的復(fù)原力并解決與生產(chǎn)有關(guān)的糧食不安全問題。"現(xiàn)在我們對(duì)維管系統(tǒng)是如何組合的，以及這如何影響植物的耐旱能力有了更好的了解，這就是可以作為育種計(jì)劃的目標(biāo)--例如，制造更好的根系，在植物中制造更好的維管系統(tǒng)。"