静生：

 

《网易》原来搞个“人类四十大”发现活动，负责人后来调走了，这个活动也不知道是否还在进行。本人认真准备了一个“重要发现”的材料，也没有人要了。只好放到自己博客中。

 

傅德志

200708北京

 

“中华古果”：中国当代当之无愧的世界杰出科学发现

 

美国著名《科学》杂志2002年5月发表吉林大学古生物研究中心古植物学家孙革教授和美国佛罗里达自然史博物馆迪撤尔（Dicher）论文，宣布在中国辽西发现“世界上最完整、也是最古老的被子植物”花的化石，这种被称为“中华古果”的水生植物产于1.45亿年前中国湖相地层，是迄今最早发现的世界上所有被子（花果）植物的祖先式样。中国学者孙革的科学发现，引起了世界植物学和古植物学领域的极大震动。美国《发现》杂志2003年1月号公布的2002年百大科学新闻中，世界上最早的花 - 被子植物“古果属”的发现和研究成果名列其中。

 

1、 被子植物花最早化石的发现为何引起世界轰动？

 

为什么被子植物最早的花化石的发现，会引起世界性的轰动呢？人类赖以生存地球上的植物中，90%左右都是被子植物，提供人类食物和材料，并维持地球人类的生存环境。人类已经认识了地球上几乎所有的现存被子植物（约500科、14000属、26万种），但对被子植物在地球上的起源和和发展过程的认识却还十分模糊。地质学和化石证据表明，被子植物是在白垩纪早期发生的。但是最早的被子植物是什么样子，来源哪个前祖类群，却一直是个谜。达尔文看到被子植物化石突然在白垩纪中晚期(距今约1亿年——6500万年)大量出现，，却找不到它们来源的祖先类群和早期演化的线索，感到非常的困惑，称被子植物的起源问题，是一个“讨厌之谜”。

 

2、 被子植物花的基本式样

 

被子植物的完整花（图1）有5个基本组成部分：花托、花萼和花瓣（统称花被）、雄蕊和雌蕊。花托是必不可少的，再缺少任何其它部分的花都是不完全花。缺少花被的，叫无被花，如杨、柳等；只有萼片没有花瓣的，叫单被花，如大麻、荞麦等；花萼和花瓣无区分的，叫同被花，如百合等一些单子叶植物；缺少雄蕊或雌蕊的叫单性花；雌雄蕊同时缺少的叫无性花，如绣球等不育的“边花”等。

 

 

图1、被子植物完整花

 

3、 被子植物的祖先和先祖

被子植物的祖先还是被子植物，被子植物祖先来源于不是被子植物的先祖类群。被子植物地球上两大类的种子植物之一。另外一大类种子植物是裸子植物。全世界现生裸子植物只有十几个科，不到100属，800种左右。裸子植物物种数目尽管很少，却多为地球上主要森林植被的建群种。地质化石记录表明，地球上的裸子植物大约在3.95亿年前（泥盆纪晚期）起源，远远早于被子植物起源时间。被子植物大约在白垩纪早期起源（1.45亿年左右），是地球上最晚发生的陆地高等植物。裸子植物和被子植物都具有种子生殖习性，具有演化上的来源继承关系。被子植物的种子发生在裸子植物所不具有的保护构造 – 果实里面，被认为是来源于裸子植物，但比裸子植物演化水平更为高级的类群。果实保护种子是被子植物独特特征，果实是由被子植物独特的花发育成熟而来的。花也是被子植物具有的独特特征。花到底是什么呢？

 

4、 被子植物花形态本质的最早解说- 枝条学说

 

 

最早给出花科学定义和认识到花形态学本质的是哲学家、文学家、诗人和自然主义者歌德。歌德从哲学角度认识到，植物有机体是一个枝条和枝条上着生的叶子的整体。根相当于地下的叶子，花相当于变态和聚集的叶子。现代和当代教科书中对花的定义，基本都是来自歌德的定义，认为花是高度变态和压缩的可育枝条体系。歌德的看法含有辩证和唯物的朴素认识，但没有科学的解释。

 

 

5、 被子植物花起源的两种主要假说

达尔文提出“生物演化论”的核心内容，是物种之间具有以共同祖先为起始的祖裔延续联系。达尔文作为博物学家，并不能解释被子植物祖先来源问题。达尔文时代，科学界甚至还没有认识到地球上的种子植物有被子植物和裸子植物两个大类，统称为有花植物。所谓的白垩纪被子（有花）植物大爆发，令达尔文相当困惑并认为是一个科学的“讨厌之谜”。达尔文后的150多年里，世界植物学家们清楚了自然界的种子植物分为裸子植物和被子植物两大类，并意识到被子植物来源于裸子植物。植物学家们一直试图解答被子植物起源的“讨厌之谜”，但和达尔文时代有本质的不同，几乎都是探索被子植物来源于裸子植物哪个类群，以及两大类群生殖器官如何演变的问题。

 

至今关于被子植物花来源的各种理论性学说中，最有代表性和最著名的学说是“假花学说”和“真花学说”。假花学说是德国人恩格勒（Engler）在20世纪初提出来的，认为被子植物祖先的花是单性风媒的，一个长着许多单性小花的花序，相当前祖类群裸子植物麻黄、买麻藤类的一个单性孢子叶球。；两性虫媒花是演化出来的高级复杂式样，来自雌雄单性花序的叠加过程；假花学说认为被子植物起源于裸子植物中比较高等的、基本是木质化的麻黄类。“真花学说”是较“假话学说”稍晚，也是在上个世纪初由美国学者柏氏(Bessey)提出来的。真花学说认为认为被子植物祖先的花是两性虫媒的，来源于裸子植物前祖类群中，具有两性孢子叶球式样的灭绝了的裸子植物中的一种“种子蕨”（本纳苏铁）。单性风媒花是演化出来的高级简化式样。真花学说则认为被子植物起源于类似现生木兰类植物的灌木。所有生物类群都是单元起源的，共同祖先只有一个。因此，被子植物花起源的真假学说是相互不兼容的。

 

 

 

 

6、 中华古果发现的意义

科学家最重视的是科学证据和事实。2002年5月，我国学者孙革作为第一作者，与美国佛罗里达自然史博物馆的古植物学家在《Science》联合发表论文宣布，在中国辽西发现了“可能是世界上最完整、也是最古老的被子植物(也称有花植物)”化石。这种产于中国湖相地层1.45亿年前的、被称为“中华古果”的水生植物类群很可能就是现今世界上所有花果和谷物的祖先。这种被子植物的形态特征较十分特殊，不是真假花学说提出的木本植物，而是一种小的、细嫩的水生植物，更像是草本植物。古植物学研究中，确认类群起源时间的方法，是以具有该类群特征的最早化石记录作为起源时间。标志类群起源时间的最早的化石记录，可以被后发现的更早的化石记录所刷新，但类群起源时间不能在缺乏化石证据的基础上推测类群的起源时间。中华古果化石标定被子植物起源时间为早白垩纪（距今约1.45亿年），被子植物祖先花的式样并不像现生的花，而是一个松散的可育枝条式样。按照歌德提出的形态学理论，植物某个器官的式样，越是接近“典型”或者营养性的枝条式样就越是原始。中华古果花的结构，确实是非常原始的特征。被子植物独有的花托构造还没有形成，花被和营养性的叶子也没有区别。雄蕊和雌蕊比较接近现生的花。被子植物的雄蕊式样和形态，与多数裸子植物的雄蕊相似，说明是早发生的。中华古果的心皮式样，则是裸子植物没有的特征，应该是新发生的，并代表了定义被子植物的最基本特征。中华古果心皮的结构已经比较接近现代式样，说明这种化石植物即使是目前已经知道的最早被子植物，但也是比较特化的一类。可以推测，还应该有心皮没有完全闭合的更原始被子植物心皮式样存在。当然，心皮闭合过程的演化速度可能很快，地质历史中，不一定保留这种过程的化石。但现生被子植物中，确实有心皮未完全闭合的类群，说明它们有和中华古果更早的共同祖先来源。也就是说，中华古果是迄今最早的被子植物化石，但心皮特征表明，它还不是被子植物最早的。同时，按照前面的原则，也不能因为中华古果不是最早的被子植物，就推测被子植物起源时间更早，因为，心皮从未闭合演化到心皮闭合的演化线时间可能非常短暂的。

 

 

 

 

7、  中华古果形态对被子植物花发生的解释

孙革等发现中华古果的最大贡献就是发现了它们。但是，重大发现者不一定就是最清楚的解释者，他们对中华古果形态学和演化的解释也就并不一定就是最权威的。孙革等中华古果生殖构造的解释，多少受到假花学说的影响，解释的也比较含糊，先是认为每个花轴上的雌性构造代表一个心皮，也就是一枚雌性可育的叶子；但又含糊地称每个雌性单位，也可能是一个枝条的构造。对雄性的解说更含糊，认为每个雄蕊都是一个雄性可育枝条的高度退化结构。但是也矛盾地提到，没有枝条留下的任何痕迹（枝条上叶性器官退化后，一般留有叶子着生过的痕迹）。我们的研究团队（杨永博士、王祺博士）认真学习孙革等论文，仔细考察他们提出的证据后，认为孙革等对中华古果的解释过于牵强，并把简单的问题复杂化了。根据我们的研究，所有被子植物的花，都是一个单轴两性的构造。也就是有轴和轴上着生各个独立的具有一定功能的叶性成分组成的。轴的上部着生具有雌性可育的叶子（心皮）、然后是雄性可育的叶子（雄蕊）、最下部是不育的叶子（花被）。中华古果的“花”也可以分为这样三个功能区域，最上部为雌性功能区，中部为雄性功能区，最下部为无性功能区。这样的解释，实际上是接受了真花学派的思想，认为被子植物祖先的花是两性的。我们的论文投给《SCIENCE》,在那个编辑部呆了8个月后退稿了，他们说世界上还没有谁能够判断哪个解释更合理，甚至连找个讨论这个问题的都有点难度。由此可见一斑，中华古果具有何等震撼的发现力！

 

 

 

 

 

可以说，中华古果化石的发现，已经解答了达尔文提出的被子植物来源式样的“讨厌之谜”，因而是具有划时代的科学发现。由于中华古果揭示的花  并不像人们想象的  花  那么绚丽多彩，甚至根本就不像花，因此让很多人失望了。但中华古果化石的风险，却让专业人员无比振奋，对中华古果的理论解释，已经给被子植物的起源和演化研究，带来无比鲜活的生命力。

 

中华古果的发现在国际学术界可谓“喧嚣一时”，国内却没有多少反响。可见，所谓国内宣传多年“爱科学”，多数时候只是爱 科学  这个名词，而不是爱科学的  内容。

 

傅德志

200708北京

 

附录：《网易》投票“票选人类四十大”发现活动

《网易》名记麦烧有请：投票“人类四十大”发现 (2008-03-29 00:44:31) [编辑][删除]
标签：杂谈   

《网易》名记麦烧有请：投票“票选人类四十大”发现
 
原本山川 极命草木 首页 -> 科学与大自然
 
http://www.emay.com.cn/main/modules.php?name=Forums&file=viewtopic&p=93894#93894
 
发表于“义妹”: 星期六三月 29, 2008 4:16 am    文章主题: 《网易》名记麦烧有请：投票“票选人类四十大”发现  

--------------------------------------------------------------------------------
 
《网易》名记麦烧有请：投票“票选人类四十大”发现
静生

请大家参加这个活动！

我觉得《网易》的“发现”频道和《中国科技馆》举行的这个活动，缺少时间尺度。必须说明是整个人类文明历史(万年以内）、还是古代（4-5千年以内）、近代（2-300年内）、现代（100年以内）、当代（2000年以来）的人类在自然科学领域的重要发现。

万年以内，当然是“火”的使用；4-5000年以内，应该是“文字”的使用和实证研究思想；2-300年以内，应该是现代科学奠基，如“电”、牛顿力学、孟德尔。19世纪影响世界的发现是细胞学说、进化论、能量守恒转化（恩格斯）；20世纪影响世界的最大发现是元素周期律、相对论、计算机发明；对当代影响最大的发明是网络数字和信息共享技术。

我国的对世界文明进程影响的重大发现。古代发现有:火药、造纸、指南针、活版印刷。近代和现代缺乏影响世界的科学发现。当代对世界的重大影响的发明是袁隆平的杂交稻。当代对世界科学发展有重要影响的发现是中华古果（孙革），解决了达尔文提出被子植物起源的“讨厌之谜”。

欢迎大家提出更多的认识。

傅德志
280308北京