蕨類植物能「逆向演化」

awcc

演化的過程常被形象化為從簡單到複雜的線性進展。然而，近期研究顯示，蕨類植物在演化歷史中曾「逆向演化」，返回到更簡單的生殖策略，挑戰了演化總是朝著更高階或更複雜方向發展的傳統觀點。


演化並非單行道


演化的核心是適應環境的選擇壓力，而這種壓力可能瞬息萬變，導致物種演化出截然不同的特徵。例如，哺乳動物曾因恐龍的掠食壓力被迫小型化且隱居地下，但在恐龍滅絕後，得以演化為地表大型物種，包括人類。

1893 年，比利時古生物學家 Louis Dollo 提出「多洛法則 （Dollo’s law）」，認為演化的專業化過程幾乎是單向的，物種一旦變得複雜，便無法完全回到原始狀態。雖然此法則已多次被質疑，但它影響了我們對生物演化的理解。


植物演化的「直線」假說與蕨類的例外


植物的演化也被認為是朝向更複雜的生殖結構邁進，例如從簡單的孢子植物演化到具有種子和花的開花植物。然而，蕨類植物提供了一個反例。

蕨類的生殖策略分為兩種：

單型性 (Monomorphism)：單一葉型同時負責光合作用與孢子生殖。
雙型性 (Dimorphism)：分化出專門負責光合作用或生殖的兩種葉型。
在哈佛大學研究中，我們發現部分屬於鏈蕨科 (Blechnaceae) 的蕨類植物，儘管曾演化出高度專業化的雙型性，卻「逆向演化」回更通用的單型性。




此圖展示了陸生植物的演化過程，以強調果實與種子的發展作為演化的巔峰之處。（圖片來源：Laurenprue216/Wikipedia，CC BY-SA 授權。）

蕨類植物的靈活性來自「缺乏種子」


為何蕨類能「逆向演化」？原因可能在於它們缺乏種子、花和果實。種子本質上是高度專業化的生殖結構，具有不可逆性，而蕨類的生殖結構仍保持靈活性，能根據需求調整孢子生成的位置與方式。


對生物多樣性與未來挑戰的啟示


研究表明，並非所有植物的生殖專業化都是不可逆的，而這與它們累積的複雜程度有關。像蕨類這樣具有「逆向演化」能力的物種，或許能在快速變化的環境中保持適應性。

最終，這項研究提醒我們，演化並非朝向某個「終極目標」，而是充滿分岔與迴圈的網絡，展現出自然界令人驚嘆的多樣性與靈活性。



資料來源 : 明日科學
https://tomorrowsci.com/animals/20241217_01/