編者按：以下文章經The Conversation（一個涵蓋最新研究的線上出版物）許可轉載。
光合作用——將太陽的能量轉化為燃料的能力——最早出現在地球上的單細胞生物中，這些單細胞生物最終進化成藻類，然後是苔蘚，然後是蕨類植物。開花植物，現在是我們景觀中如此熟悉的一部分，直到侏羅紀時期才進化出來，那時恐龍和哺乳動物已經出現。在這個時候，昆蟲正在多樣化，而進化的植物利用新出現的蟲子將它們自身的遺傳物質從一株植物傳播到另一株植物。開花植物，也稱為被子植物，是這種早期版本的性及其遺傳物質交換的產物——這在進化中非常重要。
最近對化石植物的發現和分析開啟了關於這些早期植物的性質和關係的討論。這些化石最初是在100多年前在比利牛斯山脈開採的石版石灰岩中發現的，它們有著奇怪蔓延的莖，人們對其知之甚少。有些人認為它們是苔蘚，有些人認為它們是針葉樹，但很少有人將這些化石識別為開花植物。
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現在，我和我的同事，由法國里昂的伯納德·戈麥斯領導的古植物學家團隊，提出了證據，表明這種化石蒙特塞基亞，早在1.3億年前就已存在，是已知最早的完全水下水生開花植物的例子。經過仔細分析從西班牙東北部新採集的數百個儲存完好的化石，我們認為蒙特塞基亞在水下開花，並在水下授粉，其生活方式與當今世界各地發現的植物金魚藻相似。
花卉的一切都是關於性和將新的遺傳物質引入繁殖系。蒙特塞基亞是一個非常早期的進化譜系的例子，它以一種新的方式解決了這一挑戰——依靠水來傳播花粉，而不是風或動物傳粉媒介。
我們在這些新的古老化石中看到的植物
根據我們檢查的許多化石樣本，蒙特塞基亞漂浮在淡水湖中並浸沒在水中。它具有蔓延的生長方式，自由分枝。這種開花植物沒有表現出我們傾向於與花卉聯絡在一起的華麗花朵。但是，由於它包含包裹在果實中的種子，這是被子植物的基本特徵，因此被歸類為開花植物。
我們發現了這種化石的兩種形式：一種形式的葉子很小，緊貼莖部。在這種形式中，我們經常看到成熟的果實。
另一種形式的葉子從莖伸出，很少發現附著成熟的種子。我們在相同的化石地點一起看到了兩種葉型。
今天，許多花由花瓣和雄性雄蕊（帶有產生花粉的花絲和花葯）以及雌性心皮（成熟為果實幷包含種子，如豆莢中的豌豆）組成。我們沒有在蒙特塞基亞中發現任何雄花或它們在莖上生長的殘骸。看來它們有單獨的花來容納花粉器官和心皮。
尋找第一朵花
當被問及世界上第一朵花是什麼樣子時，30年前一些植物學家說木蘭是典型的形式。後來，其他人認為睡蓮花可能是一個更好的選擇。
然後，分子系統學的工具使植物學家能夠利用植物細胞的細胞核和葉綠體中的DNA和RNA，根據分子特徵來推斷出關係。那時，今天僅在新喀里多尼亞發現的一種名為水茴草的屬，作為可能的第一種開花植物而受到青睞。
另一個競爭者，金魚藻，也曾一度被認為是所有開花植物的基部，後來被水茴草取代，此後它在被子植物中的地位一直不確定。蒙特塞基亞，有著1.3億年的歷史——是已知任何開花植物中最古老的巨型化石遺蹟之一——屬於金魚藻的譜系。這使得這個開花植物譜系成為已知最古老的譜系之一，並表明水下金魚藻重新成為原始開花植物的競爭者。
金魚藻，第一朵花的現代後裔 金魚藻由六個物種組成，它們在當今世界的所有大陸中，除南極洲外，都以自己的目（金魚藻目）的單一屬發現。
這些蒙特塞基亞的現代後裔具有單獨的雄花和雌花，沒有萼片或花瓣，只有簡單的生殖器官，如雄蕊和心皮。當它們繁殖時，雄蕊釋放出含有花粉的花葯，使其漂浮到水面。然後花粉被釋放出來，開始緩慢地沉入水柱中。當它下降時，被水流移動，會生長出一個分枝的花粉管。當花粉管到達雌性附近時，一個分枝會找到一個小孔進入並授粉。這就是植物如何受精併產生種子。
由於花粉的水傳播，會發生遺傳混合或異交，就像昆蟲攜帶花粉一樣。
蒙特塞基亞的化石果實也在果皮中有一個類似的小孔，種子的位置與今天的金魚藻相似。這表明這些非常古老的花卉在水下開花，本質上非常簡單（還沒有美麗的花瓣），並在水下授粉。這種開花植物在進化早期管理其繁殖的非常早期和富有創造性的方式令人印象深刻。
蒙特塞基亞將金魚藻譜系置於所有開花植物中最古老的譜系之一，並表明我們需要重新評估原始被子植物進化的性質。
大衛·迪爾切不為任何可能從此篇文章中受益的公司或組織工作、諮詢、持有股份或接受資助，並且除了以上學術任命外，沒有披露任何相關的隸屬關係。
本文最初發表在The Conversation上。閱讀原始文章。