绿色头发的起源与第一朵花的神秘之谜

人迹罕至的云南腾冲来凤山下，一位植物猎人穿过山花烂漫的峡谷，很快发现丛林深处躲藏着一只羽毛鲜艳的小鸟。随着一声枪响，小鸟受惊飞走，植物猎人却突然心脏病发作倒地不起。

这位客死他乡的植物猎人就是英国著名植物学家乔治·福雷斯特。从1905年起，他曾经先后七次踏足横断山脉，反复出入怒江流域，用二十八年的时间，采集了大量珍贵的植物花种运回英国，此外还有三万多份植物标本，其中包括一千多种活体植物，大大充实了当时的植物分类学内容，推动了英国乃至整个西方园艺工业的快速发展。

然而，福雷斯特如此频繁地出入这片神秘的山林，可能还有一个隐秘的目的，他的内心深处揣着一个巨大的科学谜题，而那个谜题与达尔文有关，这个谜题曾经是许多植物学家心中的圣杯。

达尔文在讨论植物问题时，最关注的就是花朵的进化，因为花朵看起来太独特了，无论色彩、形状、气味，都给人带来无尽的遐想。花朵简直就像自然界的精灵，只是过于美丽，所以略显古怪。

那么花朵是如何进化而来的呢？

根据渐变论的进化逻辑，万物都有开始，花朵必然有一个最早的祖先，它在地球的某个角落率先出现，然后慢慢散布四方。为此达尔文需要寻找到最早的花朵，否则进化论将面临可怕的困境，因为花朵以艳丽的色彩与对称的形状著称，似乎是精心设计的结果。如果真是那样的话，花朵背后必然存在着一位设计师，而那位设计师只能是上帝。这种推测与自然选择的进化论水火不容，但花朵又是如此的绚丽多彩，总有人坚持花朵是上帝精心设计的结果，是上帝送给人类的美丽礼物。要想反驳这种天真的说法，最好的办法就是找到花朵进化的源头。

可是从当时的化石记录来看，似乎所有花朵都在一亿多年前突然开放，好像没有开端，如同满天花雨纷纷降落，像是上帝专门用来装扮世界的点缀，完全不符合达尔文的推测。达尔文曾在写给朋友的信中指出：实在无法想象，目前的所有高等植物，怎么可能在那么短的地质年代里快速发展出来，那简直就是讨厌的谜团。

自那以后，与花朵起源相关的问题就被称为“讨厌之谜”。

达尔文提出讨厌之谜时年已古稀，且重病缠身，再也无力亲自寻找证据。与亿万年的地质年代相比，人类的生命极其短暂，达尔文没有等到任何证据就溘然长逝，在世间留下了另一个巨大的遗憾。

好在达尔文的追随者没有放弃努力，他们继续在世界各地默默地寻找讨厌之谜的答案。他们深知，要想解答讨厌之谜，就必须找到“第一朵花”，而要找到第一朵花，首先就要找到最早的被子植物。

切开苹果，我们会发现种子深深地埋在果皮之下，那就是典型的被子植物特征。松子外面只有一层坚硬的种皮包裹，而没有果皮，所以松树是典型的裸子植物。除了用果皮保护种子，被子植物还用各种策略强化种子的扩散效果：蒲公英借助风力把种子带向远方；苍耳则用倒刺把种子挂在动物的皮毛上；桃子干脆用鲜嫩的果实作为诱饵，引诱动物把果实吃掉，再把没有消化的种子排泄到其他地方。被子植物就这样运用不同的策略，以适应不同的环境，花朵是其实现这些策略的先锋。

那么被子植物最早出现在什么时候呢？

说来非常尴尬，自达尔文之后，古生物学家吵吵闹闹了一百多年，直到20世纪80年代，美国学者在澳大利亚发现了“最早的被子植物化石”，但化石中的被子植物的生存时间仍然停留在一亿一千万年前，对于解答讨厌之谜几乎毫无帮助。倒是1956年科学家在美国科罗拉多州发现的一块两亿年前的三明古叶化石，看起来像是被子植物棕榈树，可惜只有半片树叶，没有花粉也没有果实，因为证据不足而备受质疑。

对花朵起源的研究之所以进展如此缓慢，是因为花朵很难留下清晰的化石。最原始的开花植物在恐龙灭绝之前就已深埋地下，加上持续不断的风雨侵蚀和此起彼伏的地质运动，许多线索都已被地球彻底抹去，研究者很难找到原始的证据。

既然如此，科学家的任务就是像土拨鼠那样到处挖化石，但他们挖出来的化石依然很少，因为他们根本不知道应该到哪里去挖。他们的足迹几乎遍布各大洲，希望依然渺茫，有人甚至怀疑自己可能彻底挖错了方向。

那么正确的方向在哪里呢？

大约在东方。

中国云南有着得天独厚的地理位置和温润适宜的气候特征，尤其是在横断山区，地壳运动制造了雪山、云岭等高大的山脉，如同巨大的屏障般横断东西。其中山岭与河谷等隔断之间的气候差异极大，从热带到高山寒温带都得以次第呈现，所谓“一山有四季，十里不同天”，所以云南是物种多样性的天然实验室。鲜花在其中飞快地生长，为点缀这个世界而不断开放。

早在19世纪末期，中国西南地区丰富的植物资源就引起了西方的关注，大批植物猎人开始深入中国西南地区寻找珍稀植物资源，福雷斯特就是其中之一。当时他对云南罕见而奇特的被子植物惊叹不已，认为那里可能是被子植物的起源地，但他并没有发现有力的化石证据。

福雷斯特的观点之所以没有引起学术界的重视，表面的原因是没有发现过硬的化石，真正的原因是横断山区不具备典型的热带气候特征。因为地球上大约有三十多万种植物，其中二十多万种属于被子植物，它们主要生长在热带地区。所以，许多科学家认为被子植物的起源地应该在热带地区。出于淳朴的家园意识，他们都希望自己的家乡是被子植物的起源地。有人认为在非洲，有人认为在亚马孙流域，东南亚、大西洋沿岸及澳大利亚都是优秀的备选地点。此外，科学家还在巴西高原发现了古老的被子植物花粉。

这些相隔万里的地方都有一个共同点——它们都处于热带地区，热带地区植被茂盛，具有显著的生物多样性，满足被子植物起源的必要条件。木兰科植物就是直接的证据：由于木兰科植物的花朵具有原始被子植物的特征，而木兰科主要生长在热带地区，所以人们有理由相信，被子植物的祖先也应该出现在热带地区，这就是被子植物热带起源理论的主要根据。

除此之外，科学家还有一个共识，即无论被子植物起源于哪里，美洲也好，非洲也好，都应该是由高大的裸子植物进化而来的，而高大的裸子植物主要生长在陆地上。换句话说，被子植物也应该起源于陆地，这就是陆生起源理论。陆生起源理论与热带起源理论一起，构成了被子植物起源的两大前提。

无论热带起源理论，还是陆生起源理论，都只是给出了原则性的方向，而没有指明任何确切地点。麻烦在于满足这两个原则的地方非常多，古生物学家当然不可能把所有地方都挖一遍，讨厌之谜因此历经百年仍然扑朔迷离。

1990年秋天，解开这个谜题的工作终于有了新的进展。当时美国著名的植物学家大卫·迪尔切意外收到了一封来自中国的信件，信中展示了一块奇特的化石，落款是南京古生物研究所孙革。迪尔切立即明白了孙革的意思，他很快登上前往中国的飞机，因为孙革已经开始触及讨厌之谜的神秘面纱。

迪尔切和孙革有着一种奇妙的缘分。当年中国与英国就香港回归问题进行了数轮谈判，最终双方决定合作。作为补充协议的一部分，中国向英国派出了一批公费留学人员。作为首批入选者，孙革得到了去大英博物馆自然史部深造的机会，而迪尔切恰好自费到大英博物馆访学。两人共用一间办公室，相处了三个月。当时孙革每天都要通过琐碎的工序制备银杏叶角质切片，然后再观察切片的显微结构。在繁重的工作之余，他从迪尔切那里第一次听说了讨厌之谜，并从此和开花植物研究结下了不解之缘。

迪尔切没有想到，孙革回国之后，很快在被子植物起源研究方面取得了引人注目的成就。他当时还不知道，孙革后来居然要把被子植物起源的两个公认前提全部推翻，第一朵花将从不可思议的角落走向世界。

孙革发现的化石上有一条四厘米长的花序，其中有十三粒清晰的花粉。科学家通过显微镜分析，认为那是典型的被子植物花粉。这块化石采自黑龙江鸡西距今约一亿两千五百万年的地层，这意味着科学家在中国发现了最早的被子植物化石。为了向著名的古植物学家李星学院士致敬，这块化石被科学界命名为“星学花序”。

孙革之所以请来迪尔切，是想和迪尔切一起分析这块化石的价值，看它是不是可以作为解开讨厌之谜的钥匙。经过仔细观察，迪尔切告诉孙革一个意外的答案：星学花序可能并不是最早的被子植物，因为美国科学家已经在以色列发现了完全相同的花粉。

这个突如其来的消息对孙革来说无疑是个沉重的打击，难道他只是在重蹈潘广的覆辙吗？

那还是20世纪70年代的故事，有一个中国人突然宣称自己找到了最早的被子植物，他就是辽宁东北煤田地质局的地质工程师潘广。在下放辽宁锦西（即葫芦岛）期间，潘广偶然从一处含煤地层中发现了几块奇特的植物化石，形状像是榆树叶，但又与现在的榆树明显不同，地质年代大约在一亿六千万年前，大大早于当时公认的一亿一千万年，潘广认为那就是世界上最早的被子植物。此事曾经轰动中国，可是经过进一步核实，潘广发现的其实是苏铁鳞片化石——苏铁看起来像被子植物，其实是典型的裸子植物。虽然潘广仍然坚持自己的发现，但科学的真相并不以个人意志为转移，努力和坚持并非必然带来成功，所有研究都要承担失败和错误的风险，许多机遇都可能擦肩而过。

为此孙革必须做出抉择——继续研究，还是就此放弃？他最终选择继续研究下去。古植物学需要非常专业的科学训练，不但需要植物学知识，而且需要古地质学知识，孙革恰好具备这两项学术素养，那是他继续研究的基础。

孙革1968年毕业于长春地质学院，后来进入吉林区域地质调查队，开始了近十年的化石调查生涯，大多数时间都在和不同时期的古地层打交道，为其此后的化石研究奠定了基础。1979年，孙革考进南京古生物研究所攻读研究生，师从著名的古植物学家李星学院士。李星学曾经受到李四光的支持，在南京古生物研究所开辟了古植物学研究，并因首先发现华夏植物群而轰动世界。李星学的主要研究领域是裸子植物，他虽然没有涉及讨厌之谜，但每一位支持进化论的古植物学家都被这个谜题所深深吸引。孙革是李星学的第一位博士生，也是新中国第一批古植物学博士中的一员。1985年，孙革获得博士学位，第二年他就到吉林东部地区考察，在延边龙井敲出了几块被子植物化石。这些化石类型较多，化石显示植物的叶片较大，大约距今一亿一千万年，属于较为进化的被子植物。这些发现虽然算不上重大突破，却激起了孙革的研究兴趣。孙革断定，既然吉林存在古老的被子植物，那么在东北就可能挖出更早的被子植物化石。正是在这个信念的激励下，他和同事们才在鸡西挖出了距今约一亿两千五百万年的星学花序。想不到星学花序与以色列的花粉化石撞了个正着，两者地质年代几乎完全相同，星学花序对于研究讨厌之谜的价值自然大打折扣。

但是，孙革很快从失望中看到了希望。既然以色列的花粉化石和星学花序花粉的微观结构基本相同，那就意味着一亿两千五百万年前，在亚洲大陆西端的以色列和东端的鸡西地区，同一种植物开出了同样的花朵，它们几乎没有先后之分。如果同一种花能在相隔数千公里的两地同时出现，在此以前必定经历了漫长的传播过程。根据这个逻辑，世界上最早的花，至少应该在一亿两千多万年之前就已悄然开放，它绝不是“星学花序”，但在欧亚大陆的某个角落，肯定隐藏着解开讨厌之谜的答案。

可是究竟应该到哪里去寻找新的线索呢？(www.xing528.com)

当孙革检查更多的鸡西标本时，他发现这些古老的有花植物虽然处于相同的地质时代，却分别归属于七个不同的植物类群。在外行看来，那只会把事情搞得更加混乱，孙革却得出了一个简洁的结论：如此复杂的多样性，说明它们都不是被子植物的最早祖先。也就是说，被子植物在此之前已经出现了明显的分化，就像一个家庭有七个不同的孩子，在这七个孩子之上，肯定还有年代更早的父亲或者祖父，而且，这个祖先应该在离鸡西不太遥远的地理区域内。

正当孙革摩拳擦掌，准备继续研究时，突然传来了一则更加惊人的消息：俄罗斯古植物学家在蒙古国境内发现了更为古老的被子植物古尔万果的化石。从外形看，古尔万果很像成熟的被子植物果实。这一发现同时超越了鸡西化石和以色列化石，顿时给孙革带来了巨大的压力。

说来也巧，1993年，刚刚当选为美国科学院院士的迪尔切邀请孙革去美国开展合作研究。两人共同分析古尔万果的化石细节后认为，化石保存并不理想，基本上看不出古尔万果的种子是否被果实所包裹，因此很难确定其分类归属，不能断定古尔万果就是被子植物的果实，因此并没有足够的说服力。如此一来，古尔万果完全可以被超越。

孙革受到了莫大的鼓舞，但他同时也意识到，要想取得新的突破，就必须找到更为古老的地层和真正的被子植物化石，只有这样，才可能找到更古老的花朵。

那么，到哪里去找更为古老的地层呢？

曾经造成巨大困惑的古尔万果，此时却给孙革带来了重要启发：在蒙古国发现古尔万果的地方，曾一度盛产狼鳍鱼化石。根据这一线索，孙革很快锁定了辽西，因为早在20世纪20年代那里就出土了大量的狼鳍鱼化石。

在一亿多年前，辽西地区河湖纵横，火山活跃，这样的地理特征造成了复杂多变的生态间隔，为生物多样性提供了充足的发展空间，使得辽西成为众多新兴物种的摇篮。孙革相信，复杂多样的古生态环境是裸子植物向被子植物演变的重要前提，而辽西完全满足这个条件。所以他开始带领课题组转战辽西，以北票市为切入点，在那里陆续挖掘了六年。不过，命运像是有意捉弄孙革他们似的，课题组前后收集了六百多块古植物化石，却没有一块是被子植物的化石。

从在吉林龙井发现被子植物化石算起，转眼已经过去了十年，但最早的花朵仍然不见踪迹。

孙革没有气馁，他告诉自己，就算找不到比古尔万果更古老的化石，至少也能找到类似的化石，以此作为对古尔万果的印证。这种可贵的坚持，最终给他带来了丰厚的回报。

事情几乎是在一夜之间出现了转机。1996年11月，孙革的一位同事从冰天雪地的辽西来到秋意深浓的南京，将三块化石交给孙革。孙革发现其中一块化石上的枝条类似蕨类植物，但叶子又和蕨类植物不同，这让孙革大惑不解。他用放大镜反复观察，意外地在植物的枝条上发现了四十多枚类似豆荚的果实，每枚果实里都包藏着三五粒种子。孙革顿时明白了，命运之神终于打开了大门——种子被果实包藏的类似豆荚的结构是被子植物的基本特征。更重要的是，这块化石采自大约一亿三千万年前的辽西义县组地层，地质年龄比古尔万果的还要古老。如果真是那样的话，他们就发现了最早的被子植物的化石。孙革当晚就把这块新发现的被子植物化石命名为“辽宁古果”。

第二年春天，孙革和同事再次来到辽西北票，这次辽西彻底敞开了怀抱，他们轻而易举地挖出了大量的辽宁古果化石。不仅如此，他们还在与辽宁古果相同的地层中，意外剔出了一些裸子植物化石。那并不奇怪，因为裸子植物本来就比被子植物古老。让孙革惊喜的是，他们在一株裸子植物化石上发现了一个奇特的果实，经过对比后发现，那居然就是古尔万果。这个有趣的发现证明，古尔万果真的不是被子植物的果实，而属于买麻藤类，是典型的裸子植物。

到此为止，情况已经非常清楚了，古尔万果无论处于哪个地质年代，它都失去了与辽宁古果一争高下的机会。也就是说，辽宁古果已经成为当时全球唯一证据确凿的最早的被子植物的化石。而且在随后的挖掘中，他们还发现了保存完好的雌雄同株的被子植物化石，虽然没见到花瓣和花萼，但种子已经被果实包藏，花朵已经不再重要了。

在如此完美的证据面前，美国《科学》杂志于1998年11月发表了孙革撰写的封面文章，向世界宣布了这一重要成果。经过校正，中国科学界明确了被子植物出现在距今大约一亿三千万年，甚至可能更古老的时代，辽宁古果已经遥遥领先于其他被子植物化石。

这一成果立即引起了国际古植物学界的广泛重视，全世界二十多个国家近百家媒体，以“世界最古老的花开在中国”为主题报道了这一发现。辽宁古果的发现被列入1998年中国十大科技新闻和1998年中国基础研究十大新闻。

辽宁古果虽然解答了达尔文的“讨厌之谜”，但一个新的问题也随之出现。孙革需要进一步回答，辽宁古果到底来自哪里，被子植物的起源地又在何处。

为了回答这个问题，孙革需要更多的资料。1998年到2000年，他的课题组共从野外采回数千块化石，其中有十七块辽宁古果。从数量众多的古果化石中，孙革隐约看见了一条指向起源地的线索，但他还需要一个有力的旁证。经过漫长的等待，新的证据终于在2000年7月中旬露出地面。

当时中国地质博物馆研究员季强意外地收到了两块产自辽西凌源的奇特植物化石，希望与孙革合作研究。孙革当即派人到北京，连夜将标本带到南京。经仔细研究，他们发现化石上面的植物不仅长有果实和雄蕊，而且保存着完整的枝条和叶子。从基本性状来看，化石上面的植物应该是一种古老的被子植物，与辽宁古果具有明显的亲缘关系，但绝不是辽宁古果，大致可以看作辽宁古果的“姊妹”。孙革与季强商议之后，共同将这一标本命名为“中华古果”。

初看之下，中华古果并不奇特，花、茎、叶的结构虽然原始，也并非不可思议，但在孙革眼里，中华古果却自有其不可思议之处——植株茎枝细弱，叶子细而深裂，根部不发达，这种植株理论上根本站不直，就像三岁小孩顶着一把大伞，很快就会被大风吹倒。所以，孙革有了一个大胆的猜测，他想到了那个几乎被人遗忘的观点——水生起源理论，即认为被子植物并非起源于高大的陆生乔木，而是起源于一种矮小的水生植物，但这种假设缺少坚实的化石证据，早已淹没在众多理论的波涛之下，很少有人提及。现在孙革把这个理论重新梳理出来，他突然发现，其中自有独特的魅力。

通过植株形态可以看出，头重脚轻的中华古果只有在一种情况下才可能站起来，那就是借助水的浮力。如果这个推断正确，被子植物的祖先当然就是水生植物，它们的结构特征和现代水生植物的几乎完全相同。我们可以合理推测，被子植物在进化过程中，经历了从水生向陆生演变的过程，然后再向陆地开拓更为广阔的生存空间，进行更加有效的光合作用，从而产生更多的花朵和种子，为全面占领地球陆地奠定了基础。

到此为止，被子植物的陆生起源理论和热带起源理论，都受到了孙革的挑战，孙革提出了新的被子植物起源观点，并为第一朵花找到了新的家园。

既然辽宁古果出现的年代与恐龙生活的年代有一定的重合，那么另一个有趣的问题自然而然就冒出来了：恐龙见过花吗？

恐龙生活的年代，正是被子植物剧烈扩张的时期，两者确实存在着某种交集。我们可以合理推测，有一部分恐龙可能看到过花，而另一部分恐龙可能没有看到过。那些在第一朵花出现之前就已灭绝了的恐龙，当然没有机会看到彩色的有花世界，它们甚至根本就是色盲。恐龙至少有近一亿年的时间处于无花的世界中，至多有一些像苏铁类的裸子植物，开着一些说不上是花的孢子叶球。

正是裸子植物与被子植物生殖方式的不同，才不断拉开了两者进化的距离。被子植物日渐昌盛，而裸子植物则慢慢衰落。

根据已有的发现，科学家已经大致勾勒出被子植物的进化路线图，以辽宁古果为起点，大量古果化石给出了一种可能性：从中国东北到西伯利亚一带的东亚地区，可以看作植物进化的舞台，似乎正是被子植物的最早起源地。这就是“被子植物的东亚起源中心”假说，基本否定了此前流行的热带起源说，东亚地区应该是全球最早的被子植物起源中心，或者至少是起源中心之一。

在支持热带起源论的学者看来，东亚起源假说非常别扭，因为东亚地处北温带，并不符合被子植物起源地的一般逻辑，好在板块构造理论已经提供了恰到好处的注脚。

现在东亚处于北温带，并不意味着一亿多年前也是北温带。由于受到板块漂移的影响，古大西洋不断裂开，海平面剧烈上升，地球温度也大幅升高，导致东亚一带气候潮湿而温暖，到处都是郁郁葱葱的森林，地面长满了繁茂的苏铁类、银杏类和蕨类植物，直至形成了细密的煤炭富集区。

时间如流水般不断抹去过去的痕迹，为我们呈现崭新的外貌，只有化石可以展示久远的秘密。

从时间上推测，被子植物的繁盛几乎与恐龙的衰败同时。原来被子植物只能躲在高大的裸子植物的阴影下勉强生存，恐龙灭绝后，地球温度急剧上升，裸子植物纷纷收缩地盘，给适应高温的被子植物创造了极为有利的生长空间，被子植物很快在生态圈中占据了主导地位。现在全世界的裸子植物总数不足一千种，而被子植物则多达二十五万多种。从细小的浮萍到巨大的乔木，都属于被子植物。从高山到深谷，从沙漠到雪原，到处都有被子植物的身影。全球现存的被子植物应该全部来自一个共同的祖先，因为有许多共同的性状提示了它们的身世。这就是被子植物的单源起源假说。最早的祖先可能是一种已经灭绝了的古老的种子蕨。［81］

被子植物成功的关键在于进行光合作用的速度极快，根茎能够快速完成水分和营养物质的运输，叶片则大量吸收二氧化碳，叶片面积也要比裸子植物的大得多。生产效率大幅提高，意味着被子植物生长迅速，可以用速度打败裸子植物，进而统治地球的生态系统。

快速生长也需要快速繁殖，否则生长就没有意义，因此被子植物的生殖器官也得到了同步进化，其受精方式与裸子植物的明显不同。被子植物授粉时，花粉先在柱头上萌发，然后穿越花粉管把精子运送到胚珠，并在那里形成种子，这一环节大大提高了受精成功率。裸子植物的花粉则可以直接到达胚珠而不需要提前萌发，对精子失去了初步筛选作用。

此外，被子植物的生殖模式也远比裸子植物的复杂。有的被子植物雌雄分开，要么是雌性，要么是雄性；还有的在同一植株上兼有雌性和雄性生殖器，可以是雌雄同花，也就是在同一朵花里既有雌蕊，也有雄蕊；也可以是雌雄同株，雄花只有雄蕊，雌花只有雌蕊，但它们长在同一植株上。无论哪种模式，都离不开雄蕊或雌蕊。七成以上的被子植物有两性花，它们要想成功繁殖下一代，就必须设法将一朵花的花粉传给另一朵花，而这个任务的完成只能交给花朵了，所以花朵才会成为被子植物的重要特征。

那么花朵到底是怎么完成这一重任的？花朵又为什么要展示美丽的色彩呢？

要想探究其中的缘由，则需要从红色的秋叶说起。那是继绿色的树叶之后自然界最伟大的发明，也是花朵色彩的生化基础。