最早的陸地植物很小——最多只有幾厘米高——并且僅限于溪流和池塘周圍潮濕、沼澤的棲息地。然而，大約 4 億年前，植物形成了血管系統(tǒng)，可以更有效地從土壤中提取水分并將其用于光合作用，這一轉(zhuǎn)變將永遠改變地球的大氣和生態(tài)系統(tǒng)。一組研究人員現(xiàn)在解決了一個有 100 年歷史的古生物學(xué)謎團：古代植物是如何從沼澤和河岸出現(xiàn)到水資源有限的新棲息地的?
在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的一篇新論文中，YSE 植物生理生態(tài)學(xué)教授 Craig Brodersen 和他的研究團隊，包括主要作者 Martin Bouda '17 博士，'12 碩士和 Kyra A. Prats '22 博士，'16 MFS，發(fā)現(xiàn)一個簡單的植物維管系統(tǒng)的變化使它們更耐旱，為探索開辟了新的前景。
這項研究是由一場長達一個世紀的爭論引發(fā)的，即為什么最早的陸地植物的簡單圓柱形血管系統(tǒng)會迅速變成更復(fù)雜的形狀。在 1920 年代，科學(xué)家們注意到化石記錄越來越復(fù)雜，但無法確定進化變化的原因——如果有的話。
在過去的十年中，布羅德森及其同事探索了現(xiàn)代植物維管系統(tǒng)如何構(gòu)建的影響，特別是在干旱的情況下。當植物開始變干時，氣泡會卡在木質(zhì)部中，木質(zhì)部是將水分和養(yǎng)分從土壤輸送到莖和葉的特殊組織。氣泡阻止水的運動。如果不加以控制，它們會蔓延到整個網(wǎng)絡(luò)，使植物與土壤分離，最終導(dǎo)致植物死亡。避免這些氣泡的形成和擴散對于今天耐受干旱至關(guān)重要，研究小組應(yīng)用同樣的想法來解釋化石記錄中的血管組織模式。
最早的陸地植物中的圓柱形維管系統(tǒng)類似于一束稻草，最初在它們早期的水生棲息地中為它們提供了良好的服務(wù)。但當它們搬到水資源較少的土地上時，這些植物必須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)雜的形狀來防止氣泡擴散來做到這一點。
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