想象一下一叢草——一片片扁平的綠葉，在靠近地面處匯聚成堅固的管狀。這些管狀結構是由草葉捲曲的下部形成的，稱為葉鞘，它代表著某種進化上的勝利。它使草能夠從基部生長（而不是像大多數其他開花植物那樣從莖部生長），透過保護新芽並保持成熟葉片直立，以便它們能夠爭奪陽光。這種生長策略有助於解釋為什麼草坪在修剪後仍然存活，以及草原如何佔據地球陸地面積的四分之一以上：因為它們比莖生長的競爭者更能容忍放牧和野火。
科學家們長期以來一直在爭論葉鞘的進化起源，葉鞘存在於所有草類中，包括玉米、小麥和竹子。現在，一項新的研究發表在《科學》雜誌上，闡述了草葉的新穎結構是如何從控制其他植物葉片發育的相同遺傳模式中產生的。“並不是我們添加了新的東西，”該研究的主要作者，愛丁堡大學的發育遺傳學家安妮斯·理查森說。“而是連線被調整了。”
理查森和她的同事首先拍攝了玉米幼苗成熟過程的 3D 影像，然後使用計算機模型重建了植物的發育過程。研究人員透過將其與實驗觀察結果進行比較，進一步完善了他們的模型，例如某些基因在植物中的啟用位置以及基因突變如何影響葉片形狀。然後他們轉向了葉鞘。
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在 19 世紀，植物學家提出，草葉的葉鞘部分代表著葉柄的進化等價物，葉柄是將典型植物的葉片連線到莖的柄。後來，許多科學家根據葉脈模式得出結論，不僅僅是葉鞘，整個草葉——或大部分——實際上都對應於這個柄。理查森和她的團隊在他們的模型中測試了這兩種假設，發現較舊的觀點，即僅將葉鞘與葉柄聯絡起來，提供了最簡單的進化路徑，並且只需要在常見的遺傳藍圖中進行細微的改變。
賓夕法尼亞大學的發育生物學家阿曼·赫斯本茲（Aman Husbands）說，他沒有參與這項研究，他說研究人員將其他葉片研究中關於葉鞘的線索聯絡起來，“並將所有這些整合到一個模型中，該模型實際上解釋了它並真正解決了它。”
理查森說，對控制葉片形狀的因素的更好理解可能有助於科學家培育出更好的作物。 確定葉鞘的起源也揭示了草的進化。 儘管草的獨特結構對地球的景觀和居民（包括人類，他們從馴化的草籽粒中獲得一半以上的卡路里）產生了巨大的影響，但她補充說，“我們現在瞭解到，葉片的形狀並沒有那麼難進化出來。”