这确实是个有趣的植物学冷知识!虽然石龙芮(毛茛科)和芹菜(伞形科)在外观和用途上差异巨大,但它们确实拥有一个非常非常遥远的共同祖先,可以说是植物界的“远房亲戚”。
以下是关于毛茛科家族基因谱系图的揭秘:
共同的“根”:真双子叶植物
- 现代分子系统学研究(基于DNA序列分析)构建了被子植物(开花植物)的“生命之树”。
- 石龙芮所在的毛茛科和芹菜所在的伞形科,都被归类于真双子叶植物这个大分支之下。这意味着它们拥有一个比与其他单子叶植物(如百合、兰花)或基部真双子叶植物(如木兰科)更近的共同祖先。
- 这个共同祖先生活在遥远的白垩纪时期。
分道扬镳:超菊类中的不同路径
- 在真双子叶植物内部,毛茛科和伞形科都属于超菊类这个核心分支。
- 然而,它们很快就走上了不同的进化道路:
- 毛茛科:属于毛茛目。这是超菊类中一个比较基部的目。毛茛科的成员通常具有离生心皮(雌蕊的心皮彼此分离)、雄蕊和雌蕊多数、花部螺旋排列或轮生但原始等特征。很多种类含有有毒的生物碱(如乌头碱、毛茛苷),石龙芮就以其刺激性毒性而闻名。
- 伞形科:属于伞形目。这个目在进化树上位于毛茛目之后,与菊目、川续断目等关系更近。伞形科最显著的特征是复伞形花序(花序轴顶端分出许多分枝,每个分枝再形成一个小伞形花序)。它们通常含有芳香油(香豆素、挥发油),很多是重要的蔬菜(胡萝卜、芹菜、香菜)、香料(茴香、孜然)或药材(当归、白芷)。芹菜就是典型的伞形花序和芳香植物。
基因谱系图揭示的关系
- 构建毛茛科乃至整个被子植物的基因谱系图,主要依靠比较不同物种的特定基因序列(如叶绿体基因 rbcL, matK, ndhF;核基因 18S rDNA, ITS 等)的相似性和差异性。
- 这些谱系图清晰地显示:
- 毛茛科是一个单系群,即所有毛茛科物种都来自一个最近的共同祖先,并且包含了该祖先的所有后代。毛茛科内部包含多个属,如毛茛属、银莲花属、铁线莲属、乌头属、黄连属等,它们之间的亲缘关系也通过基因研究得到了更精确的厘定。
- 伞形科也是一个单系群。
- 毛茛科(毛茛目)和伞形科(伞形目)是旁系群关系。它们共享一个不包括其他目(如菊目)的最近共同祖先,但这个共同祖先的后代分化成了不同的支系:一支演化成了毛茛目(包含毛茛科),另一支演化成了包含伞形目在内的其他超菊类目。
- 关键结论: 基因谱系图证实,毛茛科和伞形科在超菊类这个大家族中,是处于不同演化支的“姐妹群”或“近亲分支”。它们的共同祖先存在于超菊类的基部,之后两者就分开了。它们在谱系图上的距离,比它们各自与菊科(菊目)的距离要近,但比它们各自科内不同属之间的距离要远得多得多。
“远亲”有多远?
- 从分类学等级上看:它们同属于纲(双子叶植物纲,现多采用真双子叶植物分支),亚纲/分支(超菊类),但分属不同的目(毛茛目 vs 伞形目)。目这个级别的差异已经很大了。
- 从分化时间上看:它们的分化发生在数千万年甚至上亿年前。
- 从形态和化学特征上看:除了都是草本(很多毛茛科植物也是草本)、有花(这是所有被子植物的共同点)这些非常基础的共性外,它们在花的结构(离生心皮 vs 合生心皮下位子房)、花序类型(多样 vs 特化的伞形花序)、化学成分(有毒生物碱 vs 芳香油)等方面差异极其显著。
总结:
- 是“远亲”,但非常非常远。 石龙芮(毛茛科)和芹菜(伞形科)确实拥有共同的远古祖先,这个祖先属于早期的真双子叶植物/超菊类。
- 基因谱系图的证据: DNA序列分析构建的系统发育树(基因谱系图)清晰地显示,毛茛科和伞形科是超菊类演化树基部相邻的两个主要分支(毛茛目和伞形目所在分支),它们在很早以前(数千万年)就从共同祖先那里分道扬镳了。
- 关系比喻: 它们就像是一个庞大古老家族(超菊类)中,在家族早期就分开发展的两支不同房头的后代。虽然同宗同源,但经过漫长的独立演化,这两房的后代(毛茛科和伞形科)在长相(形态)、营生方式(生态)、家传技艺(次生代谢产物)上已经变得截然不同,几乎看不出是一家人了。可以理解为是“五代以外的堂兄弟”那种非常疏远的亲戚关系。
所以,下次看到田边野地里的石龙芮,再想想菜篮子里的芹菜,可以感叹一下植物演化历史的奇妙:看似毫不相干的它们,在基因深处却隐藏着亿万年前同出一源的古老联系。