《当代生物学》：化石叶片上特殊的昆虫取食揭示了感夜性的趋同性起源

团队发现的两种大羽羊齿类植物化石。（冯卓 摄）

现生植物叶片在夜晚合拢后被咬出的“虫眼”。（冯卓 摄）
（神秘的学化地球uux.cn）据云南大学古生物研究院：有些植物拥有一种神奇的能力，即它们的片上叶片在白天展开，而在夜晚合拢或下垂，特殊同性这种能力称为植物感夜性（nyctinasty）。夜性千百年来，起源植物叶片这种规律的当代的昆周期性运动现象一直吸引着人们的广泛关注。1880年，生物石叶食揭示感查尔斯•达尔文（Charles Darwin）在其巨著《植物的学化运动本领》（The Power of Movement in Plants）一书中，形象地称这种现象为“植物的片上睡眠运动”。然而，特殊同性由于缺乏化石证据，夜性我们至今对叶片“睡觉”习性的起源起源与演化历程一无所知。云南大学古生物研究院冯卓团队，当代的昆利用一种独特的昆虫咬蚀结构巧妙证实了化石植物存在感夜性，首次为叶片“睡觉”习性的起源与演化提供了重要线索。
冯卓等在采集于云南曲靖2.5亿年前的两种大羽羊齿类植物（单网羊齿属Gigantonoclea）叶片上发现一种对称排列在叶片中脉两侧的昆虫咬蚀结构。而中脉两侧的咬蚀结构在形态和大小方面呈现出一定的规律性差异，即越靠近中脉或越靠近叶片基部时，中脉两侧的咬蚀结构形态、大小差异越显著。通过与现生植物的广泛对比研究，冯卓等发现化石昆虫咬蚀结构与感夜性植物叶片合拢时被昆虫取食留下的结构一致，因此提出大羽羊齿类叶片上的昆虫咬蚀结构是其沿中脉合拢时形成的，即证实了该化石叶片具有感夜性运动。
大羽羊齿类植物是繁盛于约3亿年前至2.5亿年前古地中海（古特提斯洋）沿岸热带—亚热带地区一类非常神秘的植物。主要分布于今天的东亚、东南亚等地区的二叠纪地层（少量出现在西亚、北美西海岸），其中我国产出的大羽羊齿植物化石标本最丰富、多样性最高。大羽羊齿类植物以单生或羽状复生的大型叶片、多级网状脉序为特色，与当今的双子叶植物叶片具有非常类似的叶型结构。尽管多数古植物学家认为大羽羊齿植物属于种子植物，但由于缺乏对其繁殖器官的深入认识，大羽羊齿类植物的分类位置一直存在激烈争论。尤其是在其茎干中发现了被子植物普遍具有的输导组织——导管（vessel）结构，更增加了大羽羊齿植物系统分类位置的神秘色彩。
目前，最早的被子植物化石出现于1.2亿年前的白垩纪早期，而冯卓等（Feng et al., 2020, Earth-Science Reviews, 204: 103153）前期研究表明，大羽羊齿类植物在2.5亿年前的二叠纪末生物大灭绝事件发生后就完全灭绝了。被子植物出现与大羽羊齿植物灭绝之间存在着近1.3亿年的时间鸿沟，表明两类植物之间或不存在任何亲缘关系。在今天的植物界，除了蕨类植物中存在一例可靠报道外，感夜性现象全部出现于被子植物，尤以豆科和酢浆草科植物最为普遍，而在其他植物类群中尚未有确信发现。因此，冯卓等提出植物叶片的“睡眠运动”可能在不同植物支系中存在多次独立起源，代表了一种趋同演化的结果。
该研究以“化石叶片上特殊的昆虫取食揭示了感夜性的趋同性起源”Specialized herbivory in fossil leaves reveals convergent origins of nyctinasty为题，于2023年2月16日在线发表于国际知名学术期刊《当代生物学》（Current Biology，论文连接https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(22)01980-7）。云南大学植物古生态团队带头人冯卓研究员为论文的第一兼唯一通讯作者。研究得到中国科学院战略性先导科技专项、第二次青藏科考、云南省“云岭学者”专项、云南大学等项目资助。（原标题：云南大学古生物研究院冯卓团队揭示植物感夜性起源机制）
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（神秘的地球uux.cn）据新华社昆明2月16日电（记者 岳冉冉）：我国古生物学家从距今2.5亿年的化石中发现了植物爱“睡觉”的秘密。成果于北京时间2月16日在线发表在国际知名期刊《当代生物学》上。
在自然界，有些植物拥有一种类似“睡觉”的现象，它们的叶片在白天展开，在夜晚会合拢或下垂，学界称之为“植物的感夜性”。叶片的这种周期性运动规律一直备受学界关注，但由于缺乏化石证据，学界至今对植物“睡觉”行为的起源与演化知之甚少。
近日，云南大学古生物研究院冯卓团队从植物化石身上，首次证实了远古时期的植物也具有感夜性。
这种化石是大羽羊齿类植物，距今2.5亿年，在云南曲靖出土。团队观察到，在植物的叶片上，有一种新型的昆虫咬蚀结构，这些咬痕呈对称状排列于叶片中脉的两侧。从形态与大小看，叶片中脉一侧的咬痕总与另一侧的咬痕存在略微差异，而离中脉越近或离叶片基部越近时，两侧的咬痕差异越明显。
与大量现生植物进行对比研究后，团队发现，这些化石上的“虫眼”结构竟然与现生植物叶片在夜晚合拢后被昆虫取食留下的结构一致。“因此我们推断，有昆虫咬蚀了正在‘睡觉’、叶片合拢的大羽羊齿类植物。难得的是，这一植物化石被完好地保存至今。”冯卓说。
这一发现，把植物感夜性的起源时间推到了2.5亿年前。