花可能看起来很娇嫩，但开花植物——科学家称之为被子植物——是地球上最成功的进化生物之一。开花植物包括35万多个已知物种，主导着生态系统，影响着食物网，在氧气生产方面发挥着至关重要的作用。此外，其中许多是重要商业作物——比如玫瑰、谷物和西红柿。

你有否想过，花于何时进化出现？在数百万年的进化过程中，是什么造就了这些美丽的物种？最近的研究为科学家之间这场长期争论提供了新的洞见。

提到化石，你可能会想到恐龙和菊石——尽管发生了巨大的地质变化，但这些生物的骨骼或坚硬外壳仍保存在岩石中。然而，花瓣脆弱、花粉微小的花朵也能够通过被密封在琥珀中、结晶或碳化等方式予以保存。

很多人在提到植物时会想到养眼的绿植：是的，它们对净化空气而言必不可少，但只是简单生物。而研究中的一个重要变化正在改变科学家对植物的看法：它们要复杂得多，且比你所认为的更像我们人类。这一欣欣向荣的科学领域太过令人愉快，无法用一两篇文章尽述。本文是“不寻常的植物”这一探究挑战你对植物看法的科研系列文章之一。

一般来说，最有说服力的化石证据来自约1.32亿年前的白垩纪早期。不过，花蕾的最早证据源自侏罗纪(约1.64亿年前)。它被称为侏罗花蕾，发现于中国。但是，由于对花这一器官定义不同，并非所有科学家都认为它是被子植物。

有些被保存下来的花具有惊人的细节。在大约3400万至3800万年前的一片波罗的海针叶林中，滴下的树汁和树脂将一朵花的花瓣和花粉变成了化石。这是已知最大的琥珀保存的化石花，直径约3厘米，体积约为大多数化石花的3倍，展示了这朵古老花朵的美丽细节。

花进化出现的时间仍是科学家争论的问题，但大多数科学家都属于以下两个阵营中的一个：侏罗纪或白垩纪。

利用分子数据（DNA或蛋白质序列）进行的分析表明，花可能比化石记录所显示的要古老得多——源自侏罗纪（1.45亿年前）甚至三叠纪（2.01亿年前）。在进化过程中，来自不同主要进化枝（源自共同祖先的一组生物）的生物可能会趋同。但就哪些生物属于哪条进化线这一问题，科学家并非总是持相同意见。因此，我们需要综合我们所掌握的所有信息，以便对花的进化有更细致的了解。

了解开花植物最初于何时以及如何出现，以及它们何时与其他植物分化，对科学家来说很重要。这将帮助我们了解被子植物如何适应不同环境、它们与其他生物的相互作用以及它们对气候变化和物种大灭绝等重大地质事件的反应。

科学家用来确定进化事件发生时间的一种技术是“分子钟”。这一概念源于如下认识，即基因突变往往会在时间长河中以及不同物种间以一种恒定速率累积。可以将变异的速率比喻为时钟的匀速嘀嗒作响。

不同物种之间基因序列的差异可以帮助科学家分辨它们何时由一个共同祖先分化出来。为了构建分子钟，研究人员分析了在一个物种的进化过程中被保存下来的基因片段。例如，研究人员可以通过比较DNA来估计现代被子植物与其近亲——比如裸子植物——是何时分化的。针叶树是裸子植物的一个例子。科学家还可以通过比较DNA来估计两种被子植物间亲缘关系的远近。

物理特征也能告诉我们关于花的早期进化情况的许多信息。科学家研究化石植物，观察叶子、花朵和种子等结构随时间推移的逐渐变化。通过比较其构造，研究人员可以发现已经灭绝与仍然存活的物种间或不同分化枝中的物种间的异同。

不过，这种方法有局限性。看起来相似的生物特征可能是趋同进化——表现出为适应环境而产生的特征变化——而不是基因相似的结果。例如，鲸和鱼类的鳍是为了游泳而独立进化出来的。这些鳍也许会让它们看起来相似，但它们甚至不属于同一个进化纲：鲸是哺乳动物，鱼不是。同样，鸟类、蝙蝠和蝴蝶等昆虫的翅膀都进化出了飞行能力，但它们的构造和基因存在巨大差异。

还有一种数学方法可用于估算被子植物的年龄——例如，使用贝叶斯布朗桥(BBB)方法。这种统计模型是一个科学公式，利用不同时间段的化石分布来估算一个种群的年龄。

通过使用这种方法，一个国际研究团队发现，被子植物的起源支持白垩纪前假说。这意味着，花可能是与恐龙一起进化而来的，而且在恐龙灭绝后依然存在。

这些研究成果也支持了查尔斯·达尔文关于花的假设——它们在白垩纪时期发生了迅速变化。这项研究表明，在1.25亿至7200万年前，被子植物的进化轨迹在谱系积累(意味着一个家族的分支显现出新家族的显著增加)方面有显著增加。

了解被子植物的起源为科学家提供了对地球上这个错综复杂的生命网的宝贵洞见。它还能指导农业和环境保护努力。因此，你下一次在赞叹花朵的生机勃勃或享用一颗多汁的水果时，请记住，被子植物的故事是一个关于坚韧、适应和美的故事——而且许多内容尚待发现。