植物种类繁多，从简单的海藻和单细胞池塘浮渣，到苔藓、蕨类植物和参天大树。像我们这样的古生物学家长期以来一直在争论这些不同的形状和大小是如何出现的，以及植物是通过逐渐开花还是一次大爆炸从藻类中形成多细胞和三维形式。

为了回答这个问题，科学家们转向了化石记录。从三叶虫、菊石和海胆等保存最完好的例子中，他们无一例外地得出结论，一个群体的一系列生物设计是在其进化史的最早时期实现的。的最早时期实现的。

反过来，这又导致了这样的假设：进化谱系在早期就具有更高的创新能力，并且在第一阶段的繁荣之后，他们会坚持自己所知道的。这甚至适用于我们：所有不同的胎盘哺乳动物都从一个共同的祖先进化而来，速度惊人地快。植物王国也是如此吗?

在我们的新研究中，我们试图通过寻找每个主要植物类群的某些特征来回答这个问题。这些性状的范围从植物的基本特征(根、叶或花的存在)到描述每个花粉粒的变化和装饰的细节。我们总共从400多种现存植物和化石植物中收集了548个性状的数据，总计超过130,000个个体观察结果。

然后，我们分析了所有这些数据，根据植物的总体相似性和差异对植物进行分组，所有这些数据都绘制在可以被认为是“设计空间”的范围内。由于我们知道物种之间的进化关系，我们还可以预测它们已灭绝的共同祖先的特征，并将这些假设的祖先也包含在设计空间中。

例如，我们永远不会找到祖先开花植物的化石，但我们从它最近的现存后代中知道它是两性的，径向对称的，有超过五个螺旋排列的心皮(花的带有胚珠的雌性生殖部分)。来自现存物种、化石和预测祖先的数据点共同揭示了植物生命如何在进化历史和地质时期中驾驭设计空间。

我们预计开花植物将主导设计空间，因为它们占植物种类的80%以上的80%以上，但事实并非如此。事实上，现存的苔藓植物——苔藓、地钱和金鱼藻——在体型上也具有几乎同样多的多样性。

这可能并不完全令人惊讶，因为苔藓植物的三个谱系从事自己的事情的时间是开花植物的三倍多。尽管苔藓体积很小，但在显微镜下观察时，即使是不起眼的苔藓也异常复杂和多样。

上图中分支谱系所传达的演化关系表明，设计空间的占据通常存在一种结构——随着新群体的出现，它们已经扩展到新的区域。然而，也有一些趋同的证据，一些类群，如现存的裸子植物(针叶树和盟友)和开花植物，比它们的共同祖先更接近。

这两个轴总结了植物之间解剖设计的差异。彩色点代表现存群体，而黑点代表仅从化石中得知的灭绝群体。连接这些群体的线代表了从进化模型推断出的现存群体和化石群体及其祖先之间的进化关系。(叶绿植物和轮藻植物是海洋和淡水植物，其余类群是陆地植物。被子植物是开花植物)。图片来源：PhilipDonoghue等人/NaturePlants

然而，设计空间中不同分组的一些独特性显然是灭绝的结果。如果我们考虑经常出现在生物物种簇(彩色点)之间的化石物种(黑点)的分布，这一点就很清楚了。

那么植物体计划多样性是如何进化的呢?

总体而言，广泛的模式是对新设计的渐进探索之一，这是通常与生殖相关的创新的结果，例如胚胎、孢子、种子和花。这些代表了植物在逐渐占据陆地表面日益干燥和具有挑战性的生态位时所面临的环境挑战的进化解决方案。例如，种子的创新使得携带种子的植物即使在没有水的情况下也能繁殖。

在地质时期，这些扩张以间歇性脉冲的形式发生，与这些生殖创新的出现相关。植物解剖进化的驱动力似乎是基因组潜力和环境机会的结合。

植物差异表明大爆炸已经失败

所有这些都不符合进化谱系在耗尽之前开始创新的预期。相反，植物的基本形式似乎是通过进化历史分层出现的，详细阐述了从其祖先继承的解剖结构。在数十亿年甚至更长的进化寿命中，它们并没有失去创新能力。

那么，这是否使植物与动物不同，对动物的研究是早期进化创新和衰竭预期的基础?一点也不。我们对动物和真菌进行的类似研究表明，当你整体研究这些多细胞王国时，它们都表现出一种解剖学多样性不断增加的模式。个别血统可能很快就会耗尽，但总的来说，王国仍在不断创新。

这表明多细胞王国进化创新的一般模式，并且动物、真菌和植物的坦克中仍然有大量的进化汁液。希望我们仍然能看到接下来会出现什么创新。

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