提到蕨類(fern),大家首先應該就會想到那個捲曲的新芽!那個捲曲的新芽被稱為「shepherd's crook」或是「fiddlehead」。「shepherd's crook」得自於牧羊人的手杖。牧羊人的手杖前端彎曲,是為了把走散了的動物給「勾」回來而發明的。勾動物的哪裡呢?脖子!至於「fiddlehead」則是專門用來形容蕨類的嫩芽,當然也是取形似於小提琴的手把。
最近有一篇論文,他們發現了一個生存在3.15億年前的蕨類Ankyropteris corrugata,也有這個捲曲的新芽。這個發現證明了這個捲曲的新芽是大型孢子囊類和原始蕨類的共同特徵。
其實這個化石並不是新發現的樣本。早在19世紀末期,這個化石就已經被發現且記錄了,而且在1874年就有一篇論文。到了1930年,還有另一篇論文,描述關於這個化石的觀察。
不過,當時的科學家認為這個化石只是一個沒有葉片的葉柄。隨著技術的進步,研究團隊決定再仔細分析一下這個化石。
為什麼他們會想要研究這個化石第三次呢?原來,當他們回顧了許多現生蕨類的文獻後,發現並不是所有的蕨類都有這個「fiddlehead」構造。於是,他們想要再次看看蕨類的化石,看能不能找出「fiddlehead」最早的化石證據。
而這個Ankyropteris corrugata的化石,正好是年代相當久遠的樣本。於是他們將這個化石取出,用共軛焦顯微鏡觀察。
用共軛焦顯微鏡觀察,可以看到化石的自體螢光,能夠進行3D結構重建。這個技術,是過去所沒有的。
結果,他們看到了這個化石裡面其實也有所謂的「fiddlehead」的構造。另外,他們也觀察到,在這個蕨類的葉芽裡面,有「四面體形」(tetrahedral)的頂端細胞。
這種頂端細胞,與現生蕨類葉芽的楔形(wedge)不同,反而比較接近莖的頂芽分生組織的頂端細胞!這個發現,支持了蕨類的葉子可能是由莖演化而來的說法。
過去的觀察便已經發現,蕨類的葉芽與種子植物的有相當大的不同。種子植物的葉芽是多細胞多層構造,但是蕨類的葉芽只有一個頂端細胞。這次的觀察,進一步確認了蕨類的葉芽與種子植物的不同,也發現蕨類的葉芽很可能是由莖演化來的。
總而言之,透過三顧「煤」廬(這個化石是在煤炭中發現的),科學家們發現原來蕨類的「fiddlehead」早在三億多年前就出現了,另外也發現蕨類的葉片很可能是由莖演化而來的!
參考文獻:
Cruz, R., & Hetherington, A. J. (2025). Identification of a tetrahedral apical cell preserved within a fossilized fern fiddlehead. Current Biology, 35(1-8). https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.10.076