“討厭”的花

一個歷經百年的疑問，一朵神秘的遠古之花，地球上第一朵鮮花究竟何時開始綻放？

46億年前，地球就開始在太陽系寂寞地轉動，那是個死寂荒蕪的世界。25億年前，植物出現在地球上，它們走出海洋，登上陸地，制造出充足的氧氣，讓地球生命的繁衍成為可能。但最初的植物還不會開花，繁衍后代要靠飄渺的風，把雄球果上的花粉吹到雌球果上，雌球果受粉后，孕育種子。這個看似簡單的過程，卻是植物經過幾億年的進化才有的高難度動作。但種子的成長發育是裸露的。就如今天的松柏。這種裸露種子的植物被稱為裸子植物。它們體型粗壯，生長緩慢。裸露的種子使植物后代的安全受到威脅。低下的繁殖能力，使它們在進化史上每前進一步，都付之以慘重代價。漸漸地，植物學會了開花和結果，果實像被子一樣給予種子完美的保護。從此，一個新的植物類群——被子植物誕生了。

孫革（古植物學家 遼寧古生物博物館館長）：被子植物一個最主要的特征，就是種子被果實包裹著。在沒成熟之前，它的胚珠被心皮所包裹。像蘋果，它里面有“核”，是種子，外面有果實來包裹著。裸子植物，像松樹，它也有種子，但種子是裸露在外面的。（圖1）（圖2）

被子植物另一個特征是能開花，也就是說，被子植物出現時，地球才開始有花朵綻放。被子植物通過昆蟲將雄蕊上的花粉傳到雌蕊上，最巧妙的是，種子發育的全過程都在花朵中完成。當花朵凋謝時，包藏種子的果實也已形成。它不僅能抵御干旱和低溫，還能傳播到更遠的地方。因此，能開花的被子植物的生存能力，要強過以往任何植物。先進的繁衍方式使被子植物迅速占領了地球，最終為動物和人類創造出了一個適合生存的家園。（圖3）

一百多年前，達爾文在《物種起源》中向人類揭示了生命的進化歷程，所有生命都是由低級物種向高級物種逐級進化而來。而植物中，被子植物處在演化級別的最高級，是最晚出現的植物。它是由相對低級的植物物種進化而來，可被子植物究竟是由哪類植物物種演變而來？演變又是何時發生的？世界上最早的花是何時開始綻放的？

達爾文沒有找到答案。因為在他有生之年，始終沒有找到早期的被子植物化石。

從科學家已找到的化石來看，在距今一億五千萬年前，地球已經是充滿生機的世界，史前巨獸——恐龍統治著天下。可這個世界卻是單調、不完美的，因為它沒有一朵花，也就是說，在距今一億五千萬年前，被子植物還沒有出現。

李鳳麟（中國地質大學教授）：生物曾經存在的證據，就是化石。曾在地球上生活過的生物，各種條件具備才可能成為化石保留到現在。

圖1 被子植物的種子被果實完美地包裹著

圖2 裸子植物的種子裸露著

圖3 花朵讓地球色彩斑斕

讓達爾文困惑的是，幾千萬年過去后，在距今一億一千萬年前，花朵突然出現在地球的各個角落。大量距今一億一千萬年前的被子植物化石被挖掘出來，有力地證明在距今一億一千萬年前地球上已經開遍五顏六色的花。它們從哪里來？為什么突然以這樣繁茂的形式出現？在這之前，它們又是怎樣一步一步走過來的？

因為沒有找到比一億一千萬年更早的被子植物化石，達爾文無法提供更多植物演化的證據。

孫革：一百年前，已發現古植物有好多樣子，好多個分類群，達爾文感到困惑不解的是，在一億一千萬年前，為什么突然間被子植物爆發式地在全世界各地出現？在它前面又是怎么回事？他找不到線索。

李鳳麟：達爾文在100多年前發現了生物進化的可能和進化的規律，但他并沒有都找到它們進化的證據。

找不到最早的被子植物化石，就無法將它和較低等的植物進行對比，也就無法提供它們從低級向高級演化的證據，達爾文提出的關于物種逐漸進化的觀點，面臨多方質疑。

年近六旬時，達爾文給朋友寫了一封信，把這個無法解釋的現象稱為“討厭之謎”。幾年以后，這個生物進化論的開創者去世了。他把“討厭之謎”和無數輝煌成就一起留給了后世。

李鳳麟：我們現在所要找的東西都是循著達爾文指出的方向，找出更多的事實、證據。發現后對它進行研究，確定它是哪一類生物，特征是什么，它在進化序列上處在什么位置。

植物從出現之日起，究竟經歷了怎樣的演化過程呢？在距今25億年時，才有了最早的植物，一些生長在水里的菌類藻類。一直到距今四億三千八百萬年前，植物離開水到了岸上，這時候大地才有了綠色，這就是蕨類植物。到了距今兩億四千萬年前出現了裸子植物，直到一億五千萬年前地球都由裸子植物覆蓋。可在距今一億一千萬年的時候，被子植物竟突然呈現出大爆發的形式，地球上開滿了五彩繽紛的花。那么從一億五千萬年前的沉寂到一億一千萬年前的突然茂盛，這四千萬年的時間里究竟發生了什么事情？被子植物最早出現在什么時候？解答這個疑問的化石在哪里呢？（圖4）

1986年夏天，時任南京古生物研究所研究員的孫革帶領課題組，來到中國吉林省東部的大拉子，對當地古生物化石分布進行考察。沒想到，這次看似普通的考察活動，卻有了一個奇異發現。課題組在巖層中，找到了幾塊古植物化石。經科學檢測，化石上的植物屬于被子植物，也就是有花植物，而它們的生存年代，距今大約一億一千萬年。在一般人眼里，這些化石呈現出的植物形狀也許普通平常，甚至有些難看，可卻讓孫革興奮不已。因為一億一千萬年前的被子植物化石，直接把孫革帶向了達爾文的“討厭之謎”。（圖5）

早在學生時代，孫革就知道這個“討厭之謎”，更知道一百多年來一代代古植物學家都在為那塊不知在何處的花朵化石奔忙著。找到化石意味著找到解開百年之謎的鑰匙，可孫革怎么也沒想到一次普通的野外考察，竟會把自己帶到百年之謎的門前。面對著靜靜躺在自己面前的化石，孫革內心涌起難以言表的興奮，他產生了一個大膽的想法，要找出那朵世界上最早的花，破解達爾文的“討厭之謎”，但自己能成為那個幸運兒嗎？

在如此遼闊的地球上，要想找到一朵一億多年前花的化石，談何容易。

一朵花想要變成一塊化石和今天的人類見面，更有多么不容易。

它要全部滿足的條件是：生物數量足夠多；未被其它生物吃掉；未因氣候等原因腐爛掉；生物組成部分要堅硬到一定程度；要被迅速掩埋，通常為由于地殼下陷、沉積物沉降，火山噴發，致使泥沙等快速將生物體掩埋；之后被壓結成巖；要在巖層表面，能被現今人類采到。

這幾塊距今一億一千萬年的化石，在中國東北被發現，給了孫革信心，在國際古生物界都知道，中國東北是古生物化石寶庫。

圖4 植物演化進程示意圖

圖5 在大拉子發現的被子植物化石把孫革帶向達爾文的“討厭之謎”

距今一億多年前，在亞洲東部生活著一個古老的生物群——熱河生物群。這個生物群的分布涵蓋我國東北以及蒙古國、俄羅斯外貝加爾和朝鮮等地，為現今留下了大量古生物化石。既然在吉林發現了一億一千萬年前的被子植物化石，那么在遼闊的東北地區，會不會存留著更多更早的被子植物遺跡呢？孫革和課題組決定，把發掘最古老花的范圍從吉林擴大到東北三省。他們的下一站是黑龍江省雞西。 從地圖上看，隊伍的行進路線是一條很短的斜線，但在這條搜索線上，卻耗費了課題組整整4年時間。（圖6）

就在孫革和課題組在中國東北尋找第一朵花時，在世界不同角落，許多人也在為尋找這朵古老的花努力著。在大洋另一端，美國古植物學家布萊納的實驗室最先傳出消息。布萊納教授對不久前從以色列帶回的花粉化石進行分析，認為這些花粉證明有花植物生存年代，距今一億三千萬年。比孫革在吉林大拉子找到的化石標本早了兩千萬年。這意味著，孫革和課題組接下來的尋找目標，也要向前推進至少二千萬年。美國專家的發現，讓孫革感受到前所未有的挑戰，但他由此也受到極大鼓舞。以色列和中國東北緯度接近，這是否暗示著在中國東北也蘊藏著同樣的寶藏呢？

轉眼已是1990年夏。課題組再次來到雞西。在采掘現場，天忽然下起大雨，人們只好停工待雨。雨過天晴，巖層剖面被雨水沖刷得一清二楚。這一天剩下的時間已經不多，人們拿起工具迅速回到采掘點。孫革帶領幾人準備開辟新采掘點，還沒走出多遠，伙伴鄭少林教授讓孫革趕緊回來看一塊新發現的化石。從他激動的聲調里，大家似乎感覺到了什么。時間漸漸過去，終于，孫革臉上露出一絲喜悅：這是一個在世界范圍內，還從未發現過的被子植物新種。（圖7）

鄭少林（沈陽地質礦產所 教授）：老孫說，肯定是被子植物。大家好好休息，明天大干一場。連續幾天都上了山，化石采集數量越來越多，質量越來越好。

人們沿著新發現的線索開始大范圍開采。課題組似乎已經看到那扇關閉著“討厭之謎”的大門近在眼前，他們正用地質錘敲門。短短一個星期，敲打出80多塊標本，相當一部分是早期被子植物化石標本。面對這些古老的花朵化石，孫革的心在怦然跳動，達爾文“討厭之謎”的大門，真的會為自己打開嗎？幾天后，孫革和課題組帶著前所未有的發掘成果，回到南京。

在黑龍江雞西的發掘收獲之豐是孫革始料不及的，一個星期發現的化石數量和珍貴程度，超過了四年考察的總和。但興奮卻不能減弱孫革的焦慮和緊張：這些化石距今，時間上到底有多遙遠？有沒有達到甚至超過一億三千萬年呢？他要首先為這批化石鑒定年齡。用地質學放射性同位素的方法，先測定化石存在的地層年齡，地層有多老，化石就有多老。

回到南京，在很長一段時間里，孫革和同事們仔細清理這些化石，反復做實驗。古生物化石的沉積方式有時令人吃驚，它們像書頁一樣疊壓在石板上，每掀開一頁，都可能出現新的標本。因此，清理化石，必須小心翼翼。孫革的第一個目標是尋找到花粉化石。

花粉化石通常保存下來的是花粉壁，花粉壁是一種復雜的化合物，不受酸堿侵蝕。盡管植物的葉子和花的大部分器官，如花瓣、花萼在地質時期已經腐爛，消失殆盡，但花粉卻能變成化石保留下來。植物繁衍器官的結構，為化石植物的分類提供了寶貴依據。

孫革正在修整一塊化石，忽然，掉落的巖片暴露出一個生命的痕跡。這是一個麥穗狀的花序。有4厘米長，上面的信息立刻引起孫革的注意。

孫革：切開后出現一個花序，長4.8厘米，很小。化石上部有一個花序，底下連著葉子。花粉檢測做了13粒，是典型的被子植物花粉。花粉無溝，說明比較原始。

三天過去，對這株不到一節手指長的花序化石，孫革分析了13粒花粉。通過對花粉的檢測，孫革判斷：這塊化石的地層年齡有一億三千萬歲。比4年前在吉林大拉子發現的古植物化石又早了二千萬年。這意味著，中國有花植物的家譜將因此向前推進兩千萬年。

孫革：這個化石第一次告訴我們，最早的被子植物至少距今一億三千萬年左右，是已知記錄中最早的。

興奮之中，孫革將這朵花命名為“星學花序”。（圖8）

孫革：1992年發表了研究結果。將新發現化石的署名贈送給我的老師——李星學院士。將這個花序稱為星學花序。

圖6 熱河生物群分布范圍（綠色區域）示意圖

圖7 很短的搜索線耗費課題組整整4年

圖8 星學花序化石標本

星學花序年齡的確定，帶來一個新的問題。星學花序和美國科學家布萊納在以色列發現的那塊花粉化石同屬于一億三千萬年前的地質年代。那么，到底哪一個才是世界上最古老的花呢？星學花序的發現僅僅是對美國專家的印證，還是實現了更大的突破呢？

兩朵古老的花，在亞洲大陸兩端遙遙相望，距今都已超過一億三千萬年。兩人到底誰發現的花更早呢？誰能拿到解開“討厭之謎”的鑰匙呢？結果出人意料。

星學花序的發現，使各國學者的目光投向黑龍江雞西，他們紛至沓來，在雞西古植物化石群上尋覓著古老花朵的痕跡。不久，一位名叫迪爾切的古植物學界權威，也從美國來到中國。在一次學術會議上，他向人們講述了一件事情。

迪爾切：孫革給我寄來星學花序花粉電鏡照片，正趕上布萊納來我的實驗室訪問，我將照片給他看，他十分激動，說這與他在以色列發現的被子植物花粉是一樣的。

孫革：這件事使布萊納非常振奮，他認為竟然在中國東北也找到了和以色列相同的被子植物花粉，似乎在某一個方面，能夠進一步證明他的理論，所以他非常高興。（圖9）

原來，布萊納在以色列發現的那株一億三千萬年前的花，擁有的竟是和星學花序同樣的花粉。這意味著一億三千萬年前，在亞洲大陸西端的以色列地區和東端的雞西地區，同一種植物正綻放著同樣美麗的花朵。幾年來兩朵花孰先孰后的疑問終于有了答案，它們并列成為當時世界上已知最早的花。人們禁不住為這樣一個浪漫的巧合贊嘆不已。

然而孫革卻隱約感到，就在這個巧合中，隱藏著一個巨大的疑問。在古老的亞洲大陸上，雞西和以色列一東一西，相隔數千公里，如果同一種花能在這兩地同時出現，那么在此以前，它必定經歷了一個漫長的傳播過程。兩人的發現恰恰說明，世界上最早的花，應該在一億三千萬年之前就已出現，它一定不是星學花序，“討厭之謎”此時并沒有找到答案。然而，要證明這個推論的可靠，孫革需要進一步尋找新的有力證據。他開始進一步分析從雞西帶回的化石。

這些一億三千萬年前的有花植物，葉子很小、葉脈分布也很不規則，處處顯示著自己的原始和古老。然而，更仔細地區分這些古植物之后，答案終于出現。孫革發現，和星學花序同一個地質時代，已經存在著7個植物分類群。

孫革：如果發現不同的類群，說明已經有了分異，它們的前面肯定有源祖，或者由于祖先性狀引起它們走向不同分異。這些變異可能由環境變遷，時代差異引發。總之在它們之前還會有更早的被子植物。

同一地質時代，存在如此多的被子植物分類群，這足以說明，它們都不是花朵的最早祖先。這令人不由又想到一百多年前，達爾文也正是看到分類眾多的一億一千萬年前被子植物化石，才推斷被子植物應該早于一億一千萬年前出現。孫革推斷“討厭之謎”另有答案。這個結論雖然推翻了星學花序可能是世界上最早的花的判斷，但卻增強了孫革和課題組進一步探尋的信心。

但是，星學花序更遠古的祖先在哪里呢？一時間，如何采取下一步行動，困擾著孫革和課題組。就在這時，俄羅斯傳出消息：一位名叫克拉西洛夫的古植物學家在蒙古境內發現了被子植物化石。而這些化石沉積的地層，比雞西要古老。

被稱作“古爾萬果”的標本，從外形上看，很象是一個成熟的果實。這個發現引起各國學者注意，“討厭之謎”的大門，真的就這樣被俄羅斯專家徹底打開了嗎？

孫革帶著疑問來到美國。從最初在大拉子發現化石起，孫革和美國專家迪爾切就開始了合作，他們攜手追溯花朵的起源。迪爾切認為，古爾萬果的標本僅有唯一一塊，而且是植物的局部標本，僅憑這一線索，很難確定它的歸屬。最終的結論，還有待證明。然而有一點是肯定的，這些化石所處的地層確實比孫革在雞西開采的地層古老了許多。

恰恰是這一點提醒了孫革：既然蒙古是中國的鄰國，那么，在中國會不會也有同樣古老的地層呢？如果找到這樣的地層并且有所發現，那么一切疑問，不就水落石出了嗎？

孫革的視線在中國地圖上搜尋著，終于，他的目光停在了遼西地區。他知道，那里曾經出土大量的史前動、植物化石，特征上也和蒙古的發現極為相似。世界上第一批綻開的花朵會不會就沉睡在那里的地層中？遼西，成為課題組的下一個目標。

孫革：一億多年前遼西的古環境是，河流縱橫，湖泊密布，氣候溫暖潮濕，也有季節性干旱。這里的火山間歇式爆發，火山活動間歇期間，氣候溫和，森林密布，動植物茂盛。突然火山噴發，火山灰掩埋了所有生物，封閉之后保存得非常好。

三天后，孫革率領課題組到了遼西的北票。世代居住在這些小山村里的人們，生活純樸、平靜，他們根本想象不到，就在自己隨便用石頭壘起來的圍墻里，竟可能埋藏著上億年的史前生命。

村民們看著這些到訪的客人，整日奔波在大大小小的山頭。一晃，就是六年時間。孫革和課題組在遼西地區收集到600多塊植物化石，其中卻沒有任何有花植物的線索。

從在吉林大拉子發現被子植物化石算起，在破解“討厭之謎”的崎嶇小路上，孫革和同事們已經摸索行進了10年。而那朵世界上最早的花，還遲遲沒有出現。難道古爾萬果就是“討厭之謎”的最終答案？即便是這樣，孫革覺得也應該找到類似的化石加以印證。幾年來，他除了多次親赴遼西，還叮囑常到遼西出差的同事，協助收集植物的化石標本。

一天，研究所一位剛從遼西野外回來的年輕人帶給孫革3塊標本。由于事務繁忙，孫革把它們暫時放到了抽屜里。夜幕降臨，孫革重新拿出那幾塊采自遼西北票黃半吉溝的標本，仔細觀察第一塊，是一個蕨類化石，很漂亮，以往在吉林見過；第二塊，是木賊化石伴生幾只昆蟲，在以前的考察中曾采到過類似的；拿起第三塊，孫革的手不由得停頓了一下，這是一個貌似蕨類的分叉狀枝條，但卻明顯不同于一般的蕨類植物。孫革的眼睛更加貼近放大鏡，頓時，他內心涌起難以控制的緊張，10年苦尋的東西，難道今天要呈現在自己眼前？他簡直不敢相信自己的眼睛，在放大鏡下，孫革清晰地看到了令他激動不已的東西——種子！（圖10）

孫革：這個標本貌似蕨類，像一個麥穗，但是仔細觀察可以看到里面有種子。

用放大鏡觀察那些呈突起狀的、好像葉子的部分，的確在主枝和側枝上，整齊地排列著幾十枚豆莢狀的果實，就像今天的扁豆一樣，而每枚果實中，竟包藏著2粒到4粒種子。毫無疑問，這就是一個果實，而且只有能夠開花的植物才有的果實。（圖11）

孫革：我們又發現了雌蕊部分、雄蕊部分，雄蕊是產花粉的部分，花粉分析發現是單溝花粉，是典型的被子植物花粉，更證明了它是被子植物。

此時此刻，孫革已經可以肯定，這是確鑿無疑的被子植物。那么，這枚被子植物化石存在的地質時間又是多久呢？孫革按捺住激動的心情，繼續觀察。

孫革：一邊觀察，一邊在想，這個地層是遼西著名的義縣組的下部，距今一億四千多萬年。

遼西義縣組是一個晚中生代地層。地層層序律告訴我們，低的地層沉積早，距今時間遠。

當晚，孫革懷著激動的心情，把這個喜訊告訴了鄭少林教授。并邀請他一起到北票做進一步采掘考察。

孫革：科學的發現有可重復性，而且要經過實驗來證明。

孫革和課題組在北票黃半吉溝一待又是幾個月，新的標本被陸續發現。經研究分析，證實了孫革的推測，它們的年齡比星學花序更古老。

鄭少林：心情非常激動，探索這么多年，終于開花結果了。

不久，孫革把這枚被子植物化石代表的新分類群命名為遼寧古果。（圖12）

孫革：我非常高興，馬上給它編了一個作紀念的標本號，前邊加了S、Z，S代表我，Z代表鄭少林學長，他是我的親密同事，我們一直在共同追溯早期被子植物，這個重要的新成果讓我們共同分享。

在距今大約一億四千萬年前，這株古老的植物，完成了授粉，在傳宗接代的使命剛剛進行到一半的時候，遭遇了一次重大的地質事件，于是它以這樣的面貌被封存起來，跨越上億年的漫長時光，如今，竟與經過無數代變化演進的子孫們見面了。

此時，一個新的線索出現了。在遼西找到了另一些裸子植物化石，在這些化石上，發現了俄羅斯專家所說的古爾萬果。經過討論，各國專家得出統一看法，在蒙古境內發現的古爾萬果，并非有花植物。

孫革：古爾萬果不是被子植物，是買麻藤。克拉西洛夫也認為不是被子植物。這給了我們一個線索，使我們意識到遼西的重要性，后來的發現就超過了克拉西洛夫當時研究的體量。

這朵1996年在中國遼寧西部發現的遼寧古果，成為“迄今唯一有確切證據的、全球最早的花”。1998年，一篇關于古果的專業論文在權威雜志《科學》上發表，意味著整個世界對它的承認。走過了10年艱苦歷程，孫革真的成了那個揭開“討厭之謎”面紗的幸運兒。

孫革：它所表現的形狀在被子植物里面，是非常原始的。因為現在的有花植物，它的花由四部分組成，雄蕊、雌蕊、花瓣、花萼。但遼寧古果，有雄蕊也有雌蕊，卻沒有花瓣也沒有花萼，它看起來是一朵丑陋的花，但演化出了今天美麗的花。

世界上最早的花到底是什么樣子？又起源于何時何地？100多年前，當達爾文這樣對自己輕輕發問的時候，他或許想不到，這“討厭之謎”竟困惑了后人一個多世紀。遼寧古果揭開了這個謎團的面紗，然而孫革和古果的故事卻遠遠沒有結束，化石上許多生命密碼，還等待著破譯。

圖9 布萊納在以色列孫革在中國雞西發現的被子植物花粉電鏡圖

圖10 孫革清晰地看到放大鏡下的種子

圖11 豆莢狀的果實就像今天的扁豆

圖12 珍貴的遼寧古果化石