世界上最早的梗，竟是为了上岸生孩子？

本文转载自公众号“把科学带回家”（ID：steamforkids）

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撰文 | 小鱼干

审校 | 乌其多、山矾

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如果把历史上那些改变世界的开拓者排个名，恐怕很难有人想到，早在4亿多年前，就有一群看起来相当潦草的家伙，靠着“玩梗”，悄悄参与了一场改变地球面貌的大事。

它们没有强壮的身体，没有锋利的爪牙，甚至连一套完整的身体结构都没凑齐。浑身上下只有几根分叉的小棍子，顶端还长着几个小球。

库克逊蕨复原图 |Wikipedia commons

但就是这么一群平平无奇的家伙，却做到了当时大部分植物都做不到的事——上岸。

它就是早期维管植物的代表之一——库克逊蕨（Cooksonia）。

别看它长得像几根没发育完全的豆芽菜，人家当年可是相当有前途的开拓者。毕竟，那时候陆地上的植物还没开始卷身高、卷叶片、卷开花结果，能把自己支棱起来，就已经算是赢在起跑线上了。

登上陆地的植物先驱

大约4亿多年前的志留纪，地球的陆地可不像今天这样绿意盎然。

那时，海洋里已经有了各种各样的生物，但陆地上却是一片光秃秃。虽然早期植物的祖先已经开始尝试离开水域，但那些零零散散的苔藓状植物，很难用茂盛来形容。

对于当时的植物来说，陆地简直就是一个开了地狱难度的全新地图。

志留纪陆地想象图，陆地上只有零星的一些苔藓状植物 |oregon news

在水里，植物只要伸展身体，就能轻松从周围获取水分和营养物质，还能靠水的浮力托着自己。

可到了陆地上就没这么舒服了，不仅容易缺水，还得自己撑起身体，对抗重力，不能动不动就趴在地上。吸收到的水分和养分，还得想办法送到身体各处，才有希望越长越大。

而库克逊蕨，就是早期植物中探索陆地生活的先驱者之一。

世界上的第一批“梗”

库克逊蕨最厉害的是啥呢？它虽然没有根和叶，却演化出了一种极其重要的结构：茎轴！通俗地讲，这就是咱们说的“梗”。

这些“梗”看起来像几根小棍子，却能够直立生长、不断分叉。它们不仅能进行光合作用，还能支撑植株的身体，这正是现代植物“茎”的前身，称得上是进化的一小步、植物的一大步。

库克逊蕨想象图 |Facebook bizleyart

更重要的是，这些茎状枝条里面还藏着一个关键创新点——维管组织。

我们都知道，要致富，先修路。对植物来说，只有建立发达的营养运输系统，才能支撑起更加庞大的体型，而维管组织就像植物身体里的运输管道，负责把水分和养分运送到各个部位。咱们吃菜时会塞牙，大概率就是维管束搞的鬼。

而且，这个刚建立的“物流部门”很快就有了初步分工：木质部主要负责运输水分和无机盐，类似现代植物韧皮部的部分则负责运输糖等有机物，两者各司其职。

这样看来，“梗”的出现，很可能就是植物登陆过程中最关键的一环。

为啥执着于“变高”？

你可能会觉得，像婆婆丁（蒲公英）一样，扁扁地趴在地上不也行吗？为什么非要把自己支棱起来？

首先，有了梗，植物能长高，获得更好的受光条件，减少被周围低矮植物遮挡的几率。

其次，还涉及一个很现实却至关重要的问题：传播后代。

婆婆丁（蒲公英）虽然叶子趴在地上，但你肯定注意过：它的花和那朵毛茸茸的小球是支棱起来的，风一吹，种子就乘着风飘向远方。

蒲公英的花葶会挺立起来，以便种子随风传播 |Wikipedia

但库克逊蕨说了：我们那时候，哪有这条件啊？

库克逊蕨才刚演化出茎轴，花是什么？种子是什么？听都没听说过！

当时，刚刚登陆的植物先驱们还遵循着一种古老的“生孩子”方式：孢子繁殖。

库克逊蕨“梗”的顶部有一些小球球，那些黑色的部分便是它的孢子囊。

孢子类似于种子，但落地后不会直接长成一株新的库克逊蕨。

它会先发育成一种叫作“配子体”的结构。配子体负责生产精子和卵细胞，等到周围有水时，精子才能顺着水膜游过去，与卵细胞结合成受精卵，再在配子体上慢慢发育成新一代植物。

库克逊蕨生活史示意图（仅供参考）|AI生成

如果扁扁地趴在地上，这孢子刚出发就落地了，最终整个“家族”就守着这一亩三分地，还怎么开疆扩土？

所以，想要让自己的子孙尽可能远地传播，库克逊蕨只能用“梗”把孢子囊高高举起，方便孢子随风传播，还能通过维管组织持续给孢子供给营养，可以说是一举两得。

当然，库克逊蕨的配子体究竟长什么样，科学家还没有找到足够直接的化石证据。只是根据早期陆生植物的演化关系，推测它很可能也经历过类似的世代交替过程。

4.32亿年前的库克逊蕨化石，最开始被误认为是褐藻 |捷克国家博物馆

今天的大部分蕨类植物依然沿用着这套古老的繁殖方式。这套繁殖方案虽然流程繁琐，还得看老天爷的脸色，但能被植物界沿用几亿年，也算是经过时间考验的老牌业务了。

从“梗”卷成参天大树

自从有了这些早期的“梗”，植物的结构开始变得越来越复杂。

有的逐渐长出了真正的根，有的演化出了叶片，还有的不断完善自己的支撑和运输系统，身材越长越高。

到了泥盆纪晚期，地球上已经出现了早期森林。再往后，石炭纪的森林里，甚至出现了几十米高的巨型石松类植物。

石炭纪已经出现巨木森林|mozaweb

如今的植物更是花样百出：有的长成参天大树，有的开花结果，还有的甚至练出了捕虫的本领，卷得那叫一个勃勃生机、万物竞发。

当然，库克逊蕨并没有一路升级成参天大树，它早已灭绝，也不是今天所有树木的直接祖先。但它所代表的早期维管植物，确实是植物登陆陆地后演化历程中的重要一环。

别看当年只是几根歪歪扭扭的小绿棍，要是没有这些先行者，今天的花草树木、瓜果蔬菜，或许都得换一种模样。至于人类能不能在今天这样的地球上生活，恐怕也得打个问号呢！

参考资料：

[1] https://www.annualreviews.org/content/journals/10.1146/annurev.ecolsys.39.110707.173526

[2] https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2%3A1372936/FULLTEXT01.pdf

[3] https://www.nature.com/articles/357683a0?platform=hootsuite

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