陆地最早的植物 

    现代社会已经普遍接受了这样一个描述:地球上的一切生命,以及适宜生命的环境本身,都是逐步进化与演化的结果。当然,当知识被肢解为题库里面的选择题时,已经失去其震摄心灵的力量,但是有关地球上生命如何呈现及展开的知识,还是值得我们花点时间去玩味,因为这个方面的实证知识,能够有助于我们更加深切地体察生命的涵义。20039月,来自英国和阿曼的一组科学家报告了他们所发现的迄今最为古老的植物种子化石,为我们关于遥远过去的冥想添加了一点新鲜的真实性。

化石记录的历史

    人眼所及的历史太短暂了,最具有历史观念的中国人也只从用甲骨开始,记录了5千年以降的历史。那个时候的自然界和生物圈,除了更为茂盛之外,与现在并没有本质的差异。那么再往前看呢?我们最直接的凭借就是化石和其他相关遗迹。

    也许得感谢地球本身,在一定历史时期以内,地表很多地方进行着稳定的沉积成岩过程,而我们又学会了如何找到岩石成岩的时间,这就使得历史上存在过的生命形式,不至于象它们生前的引颈长啸的豪情,或者滴露垂放的神态一般,早已寂缈难寻。当然前提是,生物体的遗骸在它的结构解散之前,和沉积物一起凝固下来成为岩石。那么我们今天如果把所有收集来的生物化石按照岩石成岩时间顺序排列起来的话,那就构成了一个历史长剧无数场景的序列。从这个序列当中看得到的最为醒目的事实是,古老的化石里面找不到复杂的生物,物种在这个场景序列里面登场的顺序,是随着时间的推移而逐渐复杂起来的。正是这个事实构成了我们今天所笃信的进化论的一个论证基础。

    对于地球上生物进化的历史,我们可以提出很多非常有趣的问题,例如,既然现在基本认为生命早期局限在水中,那么最早来到陆地的植物是什么呢?又是什么时候呢?这对于地球上的整个生物进化史,是一个极其关键的问题。因为我们现在从别的途经可以知道,地球的大气环境并非一直和现在一样。在还没有出现生命的时候,地球的大气环境可以从火星或金星的大气环境里面找到一点点模样,可以肯定的是氧气的含量并没有现在这么高,那么从现存动物的分子生物学机制来看,欠氧的大气环境是不适于动物生存的。因此一个合理的推测就是,一定是植物率先登陆,大规模地改变了大气环境,才为动物登陆准备了适当的舞台,而恰好植物是具备这个能力的。

    因此植物的登陆是地球生命进化关键的一幕,那么我们该如何去想象那一幕呢?答案主要还是由化石提供。

登陆植物之谜

    最近一组以维曼为首的科学家,在阿曼的一个洞穴采集到大量植物种子化石,他们把种子从奥陶纪的沉积岩里面剥离出来之后,用特制的筛子分离出各种大小的保存完好的种子化石。最有意思的是,从大孔里面筛选出来一种圆盘状﹑比一般种子大几倍的化石,仔细的研究表明,这种化石实际上是由好几个种子凝结在一起,然后由表皮包裹起来而形成的。而这种种子在比奥陶纪更后一些的年代的陆生植物化石上面,被发现是附着在完整的植株上面的。这个发现使得研究人员更加兴奋地去整理那些化石,希望除了种子以外,还能够从奥陶纪沉积岩里面找到产生这些种子的植物体本身。

    当然,这个搜索整理工作目前正在进行中,但是这些种子化石就已经足够提示我们,至少在奥陶纪,也就是在距今4.4亿年到4.7亿年之间的时候,地球上就已经出现了陆生植物。这个结论是令人非常吃惊的,因为在此之前,各种证据都表明,地球上陆生植物的出现是比这个时间晚很多的时候。

    更加仔细的研究表明,这些在4.43亿年到4.89亿年之间,由于偶然落入沉积淤泥,然后那些沉积物顺利完成成岩过程,使得这些种子以完好的形态保存到今天。而剩下的问题就是,现在已经发现的可能产生这种种子的植物体本身的化石的年代,相对要晚不少。例如很大一部分种子化石并非单个种子,而是由2个种子或4个种子排列成一个整体,再由一层外膜包裹而成。这种形态的种子只在现代的某些苔藓类植物当中找到类似者,而在植物体化石当中也能够找到类似种子,只是那样的植物体化石最早也是属于泥盆纪早期,也就是在距今4亿年到4.17亿年之间。

    所以对于这些种子到底是来自何种植物,可以有两种答案:一是这样的种子确实属于在奥陶纪就已经登陆的植物的先驱者;另一种意见认为,要得到这些种子属于陆生植物的结论还显得证据有些不足,因为我们同样可以认为这些种子来自某种水生藻类植物,而只要我们还没有从奥陶纪沉积物当中找到产生这些种子的植物体本身,就无法完全排除这些种子的水藻来源假说。

    在还没有找到更多的化石之前,维曼他们只有更加深入地研究那些种子。首先可以肯定的是,产生这些种子的植物体一定是非常小型的植物;然后他们发现在这些种子内部存在一种薄片状结构,和苔藓植物种子非常相似,这似乎提示我们,地球上面最早的陆生植物和现在的苔藓具有比较接近的关系。当然,这些仍然不能构成直接而有力的证据,除非我们能够从细小的种子化石里面找到更加细致的结构。

    因此维曼等人的工作只能说是告诉我们,很可能至少在奥陶纪就出现了一种类似现代苔藓类的植物,成功地离开了水体,而登上了大陆。而那个时代登陆的植物体本身,也应该有可能在沉积岩当中找到,只是那本“历史书”还没有被人类找到而已。

    除了化石这本直观的“生物进化历史书”之外,近年来分子生物学为我们提供了另外一本与此完全独立的历史书,即通过分析各种物种的基因组序列,对比之后可以发现,随着物种的进化,基因组序列存在固定的变化模式,这种变化模式构成一种分子层次的进化时钟,为我们认识进化历史提供了一个很好的佐证。正好是这样一个分子进化时钟告诉我们,陆生植物的共同祖先应该是出现在7亿年前的前寒武纪。这个理论预测对于维曼的结论是一个很好的鼓励,因为它告诉我们,植物登陆的时间只会比奥陶纪更早,而不是更晚。当然目前从化石记录来看,最早也就是维曼他们的发现,更早的有关陆生植物的化石记录还无从谈起,因此7亿年的预测对于维曼来说,至多是一种鼓励,而不是依据,毕竟分子进化时钟还是一种比较薄弱的理论。

    最终答案也许永远在明天才能揭晓,但是随着我们知道得越多,我们对于过去遥远历史的想象空间,也就越带有更多的真实性,使得我们更加笃定地建立自己对于生命﹑以及历史的心灵感悟。