科學貓科普：綠色植物是如何征服地球的

對於開花植物如何在世界各地的生態系統中如此迅速地佔據統治地位，查爾斯·達爾文（Charles Darwin）曾經稱之為「可惡的謎團」的一個問題。關於這個謎團，科學家似乎已經找到了一個解釋。在一項發表於1月11日的開放期刊《PLOS Biology》的研究中，來自舊金山州立大學和耶魯大學的Kevin Simonin和Adam Roddy分別發現，開花植物與其它主要植物群體相比具有小的細胞，並且這種小細胞尺寸是由極度減少的基因組導致的。

200多年來，科學家們一直在猜測開花植物的多樣性和（統治地球的）成功，這些植物是我們食物系統的基礎，也是我們今天看到的大部分動物多樣性的動力源泉。

在過去的三十年中，研究人員已經表明開花植物具有無與倫比的光合作用率，這使得它們的生長速度加快，並最終超越了在幾億年前佔據了主導生態系統的蕨類植物和針葉樹。開花植物的代謝成功的秘訣是其進化出了促進水分轉運和二氧化碳吸收速度更快的專門葉片。但是，開花植物如何能夠建立這樣高的蒸騰和光合作用的葉子呢？

昨天的這個新研究提供了一個機理解釋。通過對文獻進行數據搜索，作者認為這些解剖形態學上的進化創新與其基因組的大小直接相關。

因為每個細胞必須含有植物基因組的拷貝，所以較小的基因組可以使細胞變小，而如果細胞變小，那麼可以將更多的細胞（如專門用於光合代謝以及水和營養物質轉運的細胞）裝入給定體積的空間。另外，通過縮小每個細胞的大小，可以使水和營養物質輸送更有效（例如養分擴散需要的時間更短）。

研究人員比較了數百種物種，發現基因組縮小大約發生在1.4億年前，恰逢世界上最早開花植物的擴散。他們說：「開花植物是地球上最重要的植物，現在我們終於知道它們為什麼如此成功了。」

雖然這個研究回答了一個重要的問題，但它為更多的問題打開了大門。為什麼開花植物比其它植物群體更能縮小基因組？基因組結構和組裝方面的新進化有哪些被開花植物利用？儘管蕨類植物和針葉樹具有龐大的基因組和細胞，但它們如何避免了滅絕？

福利圖之「莫奈的後花園」：

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