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中国科学家从琥珀中发现最古老的现存花朵,距今约1亿年,为东南亚早期开花植物演化与板块运动关系提供重要...

 kibcat 2022-03-07
在琥珀中,开出一朵“亿年花”!
 
1 月 31 日,青岛科技大学海洋学院教授王硕和丈夫施超等人,在 Nature Plants 发表一篇封面论文。
 
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图 | 当期论文封面(来源:Nature Plants
 
研究中,王硕从琥珀中首次发现世界上最古老的现存花朵,该琥珀所属矿区在缅甸北部同时,他们还在非洲最南端找到其现存后裔,为研究东南亚地区早期开花植物的演化和板块运动关系,带来了重要化石证据
 
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图 | 王硕和施超(来源:王硕)
 
论文题为《白垩纪缅甸琥珀中与南非有亲缘关系并适应野火频发的鼠李科植物》(Fire-prone Rhamnaceae with South African affinities in Cretaceous Myanmar amber)。
 
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图 | 王硕和她研究的部分化石(来源:王硕)

“没想到这个花已经在地球上绽放了一亿年,并且它的形态没有发生大的变化。同时,花的标本见证了板块漂移和气候巨变,以及白垩纪末期的生物大灭绝事件。”王硕说道。
 
并且,该工作在一定程度上回答了达尔文的“恼人之谜”,由于地球早期频繁发生野火,因此如何去适应火灾可能是早期驱动被子植物演化的动力之一。
  
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图 | 相关论文(来源:Nature Plants

此外,研究也说明东南亚地区的生物多样性,可能与非洲南部的生物多样性有关联。简单来说,非洲最南端目前仍旧生存着的这种花,但它其实起源很早,甚至一亿年以前就是现在的样子。
 
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图 | 琥珀中的“菲利卡及其假形态多样性(来源:Nature Plants

论文发布一度受阻,审稿人呼吁“强烈建议发表”

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202年 ,缅甸发生军事政变,当局局势严重恶化。北美古脊椎动物协会(SVP,Society of Vertebrate Paleontology)建议暂停公布所有从缅甸获得的琥珀化石标本。

当时,SVP 组织呼吁业内的三十多个杂志拒绝审理缅甸琥珀的论文。而王硕使用的标本恰好来自缅甸。该论文原本在 NatureScience 上送审过,后因“缅甸琥珀伦理问题”被砍掉。
 
(来源:王硕)

之后有一段时间,没有期刊愿意受理这篇论文,其中包括 Nature Communications、Science Advances、Nature Ecology & Evolution、PNAS 等,王硕和团队一度情绪非常低落。
 
但是,也有很多学者在相关期刊联名发表观点性文章反驳 SVP,可这些期刊的影响力较弱,效果都不是很好。后来,王硕联系 Nature Ecology & Evolution 发表文章中国科学家的立场观点,建议不要把科学研究政治化
 
(来源:王硕)

这时,论文进入一审五个月左右,同期还有另外两篇类似的观点性论文发表,这一定程度上加速了此次论文的发表。她重新将论文投稿到 Nature Plants,这次文章审稿进度非常快,审稿人评价也很高。2021 年 9 月,期刊编辑表示准备接受,并将作为封面论文。
 
王硕表示,四位审稿人的评价都很好。其中一位澳大利亚审稿人很有趣,其研究南非植被已有多年,非常确定此次标本正是南非的鼠李科“菲利卡属(Phylica)。
 
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(来源:Nature Plants
 
但他因为论文的英文写作“骂”了王硕一顿,说论文作者中有好几个 native speaker,语言表达居然这么差。对方给她写了很长的审稿意见,这位审稿人可能是位老先生,附上的 PDF 是手写稿,上面纠正了一大堆英语问题,对方还表示“我强烈建议这篇文章一定要发表,因为这篇文章非常重要。”并建议同期发表一篇 Commentary,那时他甚至已经把评论文章提交给期刊编辑。后来 Nature Plants 并没有录用这位审稿人的 Commentary而是邀请了另一位专家理查德·J·A·布格斯(Richard J. A. Buggs)撰写了题为Reconfiguring Darwin’s abominable mystery”的评述,已于 3 月 日发表。

另一位审稿人则认为,如果植物鉴定正确,那么文章的意义非常大,可能会把早期被子植物的演化时间提前


(来源:王硕

“文章尽快发表比雕琢细节更重要”

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一开始,王硕并未就这篇论文立项,也没有申请相关课题。她只是拿着包括论文在内的材料,请资深专家帮忙鉴定,中科院昆明植物所和植物所(北京)的专家基本起初都不认识该标本。

经过若干时间的努力,王硕及专家们将该标本鉴定为鼠李科,但是很多业内同行都不相信会是这么早的标本,大家完全不敢联想到现存的被子植物上面。

后来,她获悉中科院北京植物所与南非方面交换过标本。再后,北京植物所的张宪春老师帮王硕牵线,让她得以去北京植物所查标本。
 
在北京,她查了很久的标本,后来又找南非方面继续给其寄标本。收到之后,她对标本进行解剖,根据 CT 图像一比一进行对照,期间非常耗时,这有点像证明“我”是“我”的过程。
 
王硕表示:“如果标本就是鼠李科,那么它的意义很大,会把整个开花植物的起源推到很早之前,同时或将证明东南亚植被的多样性与开普植物区有联系。这个问题在学界一直有争议,二十世纪三四十年代就有专家提出过不同假说。另外,此次发现对于区系地理的形成、尤其是东南亚的生物多样性也有重要意义,包括对气候变化的生态适应和板块漂移等。如审稿人所说,论文能辐射的点太多太多。但是,由于自己资历太浅,没有展开去写。”
 
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(来源:Nature Plants
 
写论文期间,王硕前后换了很多版本。在最初一版,她把重点放在开花植物起源上,后面则有一个版本重点讲解板块运动。
 
论文的共同作者罗伯特·斯派塞(Robert A. Spicer)在帮王硕修改论文的英文表达时,给她写过一封邮件。他说这篇文章就一定要上 Nature 或 Science,因为分量太重。
 
当她第一次把文章发给另一位共同作者迈克尔·恩格尔(Michael S. Engel)时,他当时特别兴奋,说看了以后睡不着觉。此外,王硕也就论文中区系地理的问题,请教过中科院院士洪德元,洪院士在手写信中回复称:“文章尽快发表比雕琢细节更重要。
 
该论文辐射的大量知识,也能串联出很多老院士此前提出的假说,从化石角度提供了一些新证据。
 
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(来源:Nature Plants
 
例如,最近 Science 发表了一篇琥珀中的龙脑香科植物花粉的论文,与王硕论文中的缅甸琥珀属于同一个矿区。同行的这篇论文,证明龙脑香科植物来源于南半球原始古大陆冈瓦纳大陆,后跟着印度板块传播到现在的东南亚。
 
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图 | 在琥珀和现存植物种类中发现的花粉粒(来源:Nature Plants
 
该论文的结论与王硕论文的结论十分一致。双方使用了不同数据和不同植被类群,证明了同一观点,并得到同一科学结论。
 
以本次论文为出发点,还可研究被子植物的起源时间、板块运动、生物多样性起源、系统发育学的修正、以及早期的气候适应等。
 
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(来源:Nature Plants

曾被学生质疑研究方向,摸索产业化进行自我“造血

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王硕在青岛科大的第一个研究生,是她从中科院动物所带过来的,入学初试时获得动物所生态学最高分,复试被调剂。由于所录取学校和第一志愿有落差,再加上 SVP 事件的影响,他觉得就不该研究琥珀,研究涉及伦理问题的缅甸琥珀更是把整个团队都带进了死路,加之家庭变故,继而决定放弃读博深造。

王硕感到十分惋惜,她说:“那是很热爱科研的一个孩子,他觉得这些材料是一把钥匙,中生代发生了很多我们现在不知道的故事,他说过自己要做一辈子,还说有很多秘密等待揭示。入学时他是青岛科大的最高分,从中科院动物所调剂过来,结果读硕到最后就发了一篇很小的文章,刚够毕业。”
 
当时,有很多人问王硕为什么不做昆虫?琥珀里的昆虫标本量,大概是植物的十多倍。而且昆虫体积较小,很容易在一个琥珀中找到完整标本,也很容易将其鉴别到具体的科属。但对于植物标本来说,这基本不可能。
 
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(来源:Nature Plants
 
研究中,内部作者也曾出现严重争论,由于不是根据一株完整的植物进行鉴定,部分作者认为至多只能说明和某一个属很接近。为此,王硕完整复原了它的枝条、茎叶、花、果实、种子、花粉,然后与现生标本一比一对比,并复原了整个生长发育的过程,从而证明此次标本确实属于鼠李科。
 
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 (来源:Nature Plants
 

在论文投稿中,由于 SVP 的攻击导致论文无法被送审,王硕所有的合作者都很失望,本以为 2021 年底能发表。共同作者罗伯特·斯派塞也在邮件里安慰她,说这是政治因素非团队之力所能克服。


但是她也坦言,SVP 事件也带来了一定“帮助”。多年前,当王硕还在昆明的时候,就有人劝她开个博物馆,到青岛科大之后也有人劝她。
 
“但是,我们两口子都是搞科研的,也不懂运营。了解之后就退缩了,主要不知道该怎么运营博物馆。古生物学要求标本要保藏在公立机构并且开放检视,SVP 当时攻击中国人把标本放在私人手里,导致很多外国科学家想检视标本变得困难,而且标本可能会被倒卖。在审稿的时候,他们提到青岛科大不是国际上公认的博物馆,不具备化石标本的保藏资质,这也是拒绝审稿的理由之一。”王硕表示。
 
之后,她“被迫”做产业化。慢慢地,她和丈夫施超开始尝试科普性工作,同时对琥珀开发出一些下游产业,例如琥珀饰品、琥珀茶具、珠宝文创等,同时也在申请相关专利。这两年,夫妻二人做的琥珀茶具还获得了辽宁省轻工行业科技进步一等奖。
 
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图 | 王硕和团队(来源:Nature Plants

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