我国科学家从化石叶片“虫眼”中，首次证实远古时期植物也有感夜性

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图为现生植物叶片在夜晚合拢后被咬出的“虫眼”。（图片来源：云南大学古生物研究院）

进化杂谈

睡眠是每个生命都不可或缺的。日出而作、日落而息的不止有人类，还有动物，无论是强壮还是弱小，都需要充足的睡眠。那么，远古植物是否也有“睡眠”习惯呢？2月16日，云南大学古生物研究院冯卓团队给出了答案，他们从距今2.5亿年的化石中发现了植物爱“睡觉”的秘密。

2.5亿年前，植物就开始夜里“睡觉”

在自然界，有些植物拥有一种类似“睡觉”的现象，它们的叶片在白天展开，到了夜晚则会合拢或下垂，而这种神奇的睡眠行为一般出现在蕨类植物和被子植物中。1880年，查尔斯·达尔文在其巨著《植物的运动本领》一书中，曾形象地称这种现象为“植物的睡眠运动”。

叶片的这种周期性运动规律一直备受学界关注，但由于缺乏化石证据，学界至今对植物“睡觉”行为的起源与演化知之甚少。而冯卓团队利用一种独特的昆虫咬蚀结构，首次证实了远古时期的植物也具有感夜性。

研究团队在采集于云南曲靖2.5亿年前的两种大羽羊齿类植物单网羊齿属叶片上，发现一种对称排列在叶片中脉两侧的昆虫咬蚀结构。而中脉两侧的咬蚀结构在形态和大小方面呈现出一定的规律性差异，即越靠近中脉或越靠近叶片基部时，中脉两侧的咬蚀结构形态、大小差异越大。

通过与现生植物的广泛对比研究，研究人员发现化石昆虫咬蚀结构，与感夜性植物叶片合拢时被昆虫取食留下的结构一致，因此提出，大羽羊齿类叶片上的昆虫咬蚀结构是其沿中脉合拢时形成的，即证实了该化石叶片具有感夜性运动。

研究团队还发现，最早的被子植物化石出现于侏罗纪时代，而大羽羊齿类植物早在2.5亿年前的二叠纪末生物大灭绝发生后就完全灭绝了，显然被子植物出现与大羽羊齿灭绝时间存在近一亿年的时间鸿沟。因此他们提出，植物叶片的“睡眠运动”可能在不同植物支系中存在多次独立起源，代表了一种趋同演化的结果。

植物闭合可让昆虫高效获取营养

众所周知，植物的生长靠太阳，绿色植物包括藻类吸收光能，将二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气，这就是光合作用。为了尽可能地吸收光能，植物叶子总是张开的，当夜幕降临，有些植物的叶子则会闭合，以主脉为轴折叠起来。如豌豆、含羞草、竹芋、紫叶酢浆草、决明花和羊蹄甲等。

这些植物的叶子和花朵每当夜晚就会闭合的特点，为昆虫高效获得植物叶子的营养带来了机会。昆虫往往会在这些闭合叠覆的叶子上留下啃食的痕迹。

有趣的是，在闭合的叶子表面，昆虫咬痕有规律可循，啃食孔在叶子主脉的两则呈现对称分布。如此对称的咬痕表明植物夜间的闭合行为，或是说植物也有睡眠习惯。

植物与昆虫，难分难解的患难“兄弟”

一些植物的感夜性和昆虫啃食行为，揭示了昆虫与植物之间存在多种关系。既有互惠互利的共生关系，也有单方获利的情况。

在大多数情况下，昆虫是植物的捕食者或寄生虫。针对植物的叶片、果实、种子、花蜜、花粉、汁液等，昆虫的食性和取食方式也随之多样，有的由食固体食物转变为兼食固、液两种食物或专食液体食物。而昆虫取食的口器也由咀嚼式口器分化出嚼吸式、刺吸式、虹吸式等多种类型。

植物一方面通过花香四溢的花蕾，吸引昆虫采蜜，借昆虫将种子传播四方，另一方面又演化出了各种毒素和其他防御手段，抵御昆虫的钻蛀、造瘿或潜叶，在植物体内取食。有趣的是，总有某些昆虫类群来应对化解。如演化历史相对短的禾本科植物，生长迅速、植株低矮坚硬且难以咀嚼。为此，昆虫类就演化出专门吃草的蝗亚目、眼蝶亚科类群。

植物与昆虫是一对难分难解的患难“兄弟”，即便遭遇了无数次生物灾难事件，但总能实现演化的平衡，成为谁也离不开谁的伙伴，并在彼此的竞争中持续数亿年，互相成就了对方极高的多样性，很大程度上共同塑造了当今地球的陆地生态系统。

（作者系中国科学院南京地质古生物研究所研究员、南京古生物博物馆名誉馆长）