這確實是個有趣的植物學冷知識!雖然石龍芮(毛茛科)和芹菜(傘形科)在外觀和用途上差異巨大,但它們確實擁有一個非常非常遙遠的共同祖先,可以說是植物界的“遠房親戚”。
以下是關于毛茛科家族基因譜系圖的揭秘:
共同的“根”:真雙子葉植物
- 現代分子系統學研究(基于DNA序列分析)構建了被子植物(開花植物)的“生命之樹”。
- 石龍芮所在的毛茛科和芹菜所在的傘形科,都被歸類于真雙子葉植物這個大分支之下。這意味著它們擁有一個比與其他單子葉植物(如百合、蘭花)或基部真雙子葉植物(如木蘭科)更近的共同祖先。
- 這個共同祖先生活在遙遠的白堊紀時期。
分道揚鑣:超菊類中的不同路徑
- 在真雙子葉植物內部,毛茛科和傘形科都屬于超菊類這個核心分支。
- 然而,它們很快就走上了不同的進化道路:
- 毛茛科:屬于毛茛目。這是超菊類中一個比較基部的目。毛茛科的成員通常具有離生心皮(雌蕊的心皮彼此分離)、雄蕊和雌蕊多數、花部螺旋排列或輪生但原始等特征。很多種類含有有毒的生物堿(如烏頭堿、毛茛苷),石龍芮就以其刺激性毒性而聞名。
- 傘形科:屬于傘形目。這個目在進化樹上位于毛茛目之后,與菊目、川續斷目等關系更近。傘形科最顯著的特征是復傘形花序(花序軸頂端分出許多分枝,每個分枝再形成一個小傘形花序)。它們通常含有芳香油(香豆素、揮發油),很多是重要的蔬菜(胡蘿卜、芹菜、香菜)、香料(茴香、孜然)或藥材(當歸、白芷)。芹菜就是典型的傘形花序和芳香植物。
基因譜系圖揭示的關系
- 構建毛茛科乃至整個被子植物的基因譜系圖,主要依靠比較不同物種的特定基因序列(如葉綠體基因 rbcL, matK, ndhF;核基因 18S rDNA, ITS 等)的相似性和差異性。
- 這些譜系圖清晰地顯示:
- 毛茛科是一個單系群,即所有毛茛科物種都來自一個最近的共同祖先,并且包含了該祖先的所有后代。毛茛科內部包含多個屬,如毛茛屬、銀蓮花屬、鐵線蓮屬、烏頭屬、黃連屬等,它們之間的親緣關系也通過基因研究得到了更精確的厘定。
- 傘形科也是一個單系群。
- 毛茛科(毛茛目)和傘形科(傘形目)是旁系群關系。它們共享一個不包括其他目(如菊目)的最近共同祖先,但這個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傘形目在內的其他超菊類目。
- 關鍵結論: 基因譜系圖證實,毛茛科和傘形科在超菊類這個大家族中,是處于不同演化支的“姐妹群”或“近親分支”。它們的共同祖先存在于超菊類的基部,之后兩者就分開了。它們在譜系圖上的距離,比它們各自與菊科(菊目)的距離要近,但比它們各自科內不同屬之間的距離要遠得多得多。
“遠親”有多遠?
- 從分類學等級上看:它們同屬于綱(雙子葉植物綱,現多采用真雙子葉植物分支),亞綱/分支(超菊類),但分屬不同的目(毛茛目 vs 傘形目)。目這個級別的差異已經很大了。
- 從分化時間上看:它們的分化發生在數千萬年甚至上億年前。
- 從形態和化學特征上看:除了都是草本(很多毛茛科植物也是草本)、有花(這是所有被子植物的共同點)這些非常基礎的共性外,它們在花的結構(離生心皮 vs 合生心皮下位子房)、花序類型(多樣 vs 特化的傘形花序)、化學成分(有毒生物堿 vs 芳香油)等方面差異極其顯著。
總結:
- 是“遠親”,但非常非常遠。 石龍芮(毛茛科)和芹菜(傘形科)確實擁有共同的遠古祖先,這個祖先屬于早期的真雙子葉植物/超菊類。
- 基因譜系圖的證據: DNA序列分析構建的系統發育樹(基因譜系圖)清晰地顯示,毛茛科和傘形科是超菊類演化樹基部相鄰的兩個主要分支(毛茛目和傘形目所在分支),它們在很早以前(數千萬年)就從共同祖先那里分道揚鑣了。
- 關系比喻: 它們就像是一個龐大古老家族(超菊類)中,在家族早期就分開發展的兩支不同房頭的后代。雖然同宗同源,但經過漫長的獨立演化,這兩房的后代(毛茛科和傘形科)在長相(形態)、營生方式(生態)、家傳技藝(次生代謝產物)上已經變得截然不同,幾乎看不出是一家人了。可以理解為是“五代以外的堂兄弟”那種非常疏遠的親戚關系。
所以,下次看到田邊野地里的石龍芮,再想想菜籃子里的芹菜,可以感嘆一下植物演化歷史的奇妙:看似毫不相干的它們,在基因深處卻隱藏著億萬年前同出一源的古老聯系。