当植物生物学家陆敬贻在台湾攻读学士学位时,他开始留意当地的植物群。他特别关注口红花属植物。在台湾,这种植物开着短小的管状花朵,呈黄绿色。然而,在亚洲其他地区,口红花以其修长、鲜红的管状花朵而闻名,主要由太阳鸟授粉。这种开绿花的物种在亚洲各地与它们的红色同类并存。但在没有太阳鸟的台湾,红色花的物种并不生长。
陆敬贻想知道,为什么他在台湾观察到的物种与其红色花的亲缘植物看起来不同,以及在没有太阳鸟的情况下,是什么在为它们授粉。但弄清楚这一点并非易事。通常,当一个植物种群扩散到缺乏其常规传粉者的区域时,植物会努力适应,通过进化以便由当地的野生动物授粉。这个过程在格兰特-斯特宾斯进化模型中有所描述,该模型解释了传粉者如何推动新物种的形成。
陆敬贻假设,如果这些植物来自亚洲大陆并扩散到台湾,它们会进化出更短的花朵,以便能被岛上的野生动物授粉。但当他和另外三位生物学家研究这些花的DNA时,他们发现了一些奇怪的现象:这些植物在扩散到台湾之前就已经进化了,这与格兰特-斯特宾斯模型相矛盾。
“这真的很令人惊讶,”作为芝加哥大学博士生领导这项研究的陆敬贻说。他目前是芝加哥菲尔德自然历史博物馆的研究员。“因为结果不符合经典模型的简单预测,我们需要为此找到一些替代解释,这既令人兴奋,也令人困惑,”他补充道。
陆敬贻的发现详细发表在1月份的《新植物学家》期刊上,突显了这一长期存在的进化模型的一个例外。但一个谜团依然存在:为什么花朵会在扩散到新区域之前进化,而不是反过来?研究人员有一些理论。
这种开绿花的口红花,学名Aeschynanthus acuminatus,根据菲尔德博物馆的新闻稿,分布于东南亚各地,包括印度北部、喜马拉雅山脉、越南、泰国、中国南部和台湾。为了找出台湾是哪些鸟类为这些花授粉,研究人员设置了相机陷阱,发现各种喙比大陆传粉者短的鸟类正在访问口红花,这是植物拥有更短、更宽花朵的结果。
在大陆,他们发现除了太阳鸟之外,喙较短的鸟类也在为绿花授粉,太阳鸟既能从较短的管状花也能从较长的红色花中取食。但当研究人员通过提取和分析植物的DNA来研究口红花的家族谱系时,他们发现绿花物种源自大陆的植物。尽管大陆植物有长喙太阳鸟为其花朵授粉,但它们已经分化并进化出更短的绿花,以支持更广泛的传粉者。
“事实证明,数据并不支持最简单的解释。它需要一个更复杂的解释。最终,植物如何在祖先传粉者仍然存在的情况下,从一个传粉者切换到另一个传粉者并进化成新物种,这仍然有些神秘,”该研究的资深作者、菲尔德博物馆收藏、保护和研究部的植物生物学家兼馆长理查德·里说。
研究人员假设,大陆的太阳鸟可能在过去的几百万年中的某个时期数量减少,这种减少可能促使口红花进化并转向其他传粉者。然而,里补充说,没有直接证据表明太阳鸟有任何时期的缺席。
“格兰特-斯特宾斯模型是一个简单的口头模型,实际上是关于传粉者驱动的物种形成如何发生的漫画式描述。但我们实际上很少有支持这种简单过程的真实世界例子,科学家们已经确定了进化会偏离格兰特-斯特宾斯模型的许多原因,”加州大学圣克鲁兹分校生态与进化生物学教授凯瑟琳·凯说,她没有参与这项研究。“因此,当研究人员详细研究时,他们发现像这样令人惊讶的结果是有道理的。”
陆敬贻说,研究作者仍在研究口红花物种,同时也在检查近亲物种,以进一步观察传粉者在植物进化和物种形成中的作用。虽然植物在大陆起源的问题已经解决,但为什么它在那里进化而不是在台湾的谜团仍然存在。
“这项研究之所以具有如此大的影响力,是因为它检验了格兰特-斯特宾斯模型提出的明确假设,并发现事情更为复杂,”纽约州伊萨卡康奈尔大学芭芭拉·麦克林托克植物生物学教授切尔西·斯佩克特说,她没有参与这项研究。“虽然对当地传粉者的适应肯定会导致物种形成,但当地环境本身可能高度可变——随着时间的推移,传粉者密度和效能的变化实际上可能有利于那些拥有必要变异以应对环境变化的植物。”
“我认为在大多数情况下,所研究的物种并不完全符合这个模型,但这个模型给了我们一个开始观察的地方,以及发现生物多样性打破常规的所有方式的灵感,”斯佩克特在一封电子邮件中补充道。
除了找到口红花物种的起源,里说这项研究强调了科学野外工作和观察生态相互作用的重要性。在超过4000小时的传粉者观察中,研究人员还注意到在越南有啮齿动物访问这些藤蔓,这是该属植物中首次记录到啮齿动物授粉的案例,陆敬贻说。里说,研究作者希望在未来就他们的额外发现发表研究论文。
“我们依赖植物的地方太多了——食物、衣物、住所、药品、文化习俗、装饰,甚至我们的心理健康。因此,我真的相信,让人们更多地了解植物多样性具有基本价值,尤其是当我们以如此快的速度和规模改变地球时,”凯在一封电子邮件中说。“像这样的研究可以显示出需要保护的重要区域,以保存独特的谱系和独特的相互作用,并可以告诉我们某些动物对特定植物的依赖程度。”
分析大模型:gemma2
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文章内容为客观的科学发现报道,主要聚焦于植物进化生物学研究,涉及台湾地区及亚洲其他区域的植物分布与进化案例。文中提及中国南部作为该植物的分布区域之一,属于纯粹的科学事实陈述,未表达任何对中国或其政策的正面评价、赞扬或情感倾向。作者态度完全中性、客观。
原文地址:A flower in Asia bucks the rules of evolution, puzzling scientists
新闻日期:2026-02-06