達爾文“可惡的謎團”

到1862年時，查爾斯 · 達爾文已經走遍世界各地，遇見過令人叫絕的奇妙生物，但他依然對一朵精致的白色星形小花念念不忘，這是他的老熟人詹姆斯 · 貝特曼（James Bateman）送給他的禮物。

貝特曼是一位英國園藝家，對馬達加斯加的珍稀植物情有獨鐘。這朵花形態奇特，花冠下掛著一個極長的花蜜囊袋，讓園藝家產生了一種難以言喻的迷戀。收到花的達爾文雖已遍覽物種、深思起源，卻也一頭扎進了對這個看似細枝末節的物種的研究。

達爾文寫道：“我對蘭花的興趣幾乎比得上其他任何事。”進化論之父由蘭花得見選擇性演化力量之大觀——花與環境，與傳粉者共舞。有時被他稱作“我的小寶貝”的蘭花后來成為他在《物種起源》中廣泛描述的演化力量的模型。引起轟動的著作《物種起源》出版三年后，達爾文又發表了詳述蘭花眾多驚人習性的巨著。

同一科的花可以天差地別：有的小到幾乎肉眼難見，有的高大艷麗，有的花瓣卷曲褶皺，有的掛著小囊袋。為什么會有如此大的差異？達爾文感到困惑，并將此以及整個花卉世界的多樣性稱作“可惡的謎團”。

事實上，全世界有超過28 000種蘭花，而且時不時冒出新種類來。它們的家園遍及除南極洲以外的全部現代大陸——從北極北部，到赤道地區，南至南美洲最南端區域。

目前學界同行無法確定——并且正激烈爭論——到底有多少種蘭花，是什么讓它們如此多樣，以及它們最初在何時何地演化。若揭開這些謎團的真相，將幫助我們更好了解這一迷人大家族的演化動力，以及我們能如何幫助它們抵御滅絕風險。

為尋找答案，研究人員花費數十年時間挖掘蘭花的歷史。植物的化石通常很難獲得，因為軟質有機物比骨頭等更不易留存。專家們現在傾向通過系統發育分析來追蹤植物首次出現的時間。他們使用不同物種的DNA，將它們繪制到生命樹上，然后借助統計模型讓它們回到過去，重新創建其歷史。

2015年，科學家運用上述技術對所有主要蘭花類群的39個物種以及一些化石數據進行測序，認為蘭花起源于1.2億年前～1.02億年前，最有可能產自澳大利亞地區。古代蘭花后來穿過南極洲傳至熱帶地區——當時南極洲植被繁茂。從那以后，東南亞就成為大部分蘭花種類形成的地方。

至少就目前來說，上述理論是關于蘭花起源的主流解釋。不過根據新的初步調查結果，老觀點可能很快要被顛覆。一個國際科學家團隊基于1900多種蘭花的DNA，起草了一份研究報告，確定它們起源于北方，即勞亞大陸（包括現今的歐洲、亞洲和北美大陸）。他們的工作表明，蘭花的多樣化過程主要發生于過去500萬年間，而中美洲南部地區，例如綠意盎然的哥斯達黎加和巴拿馬，實際上是蘭花物種形成速度最快的地區。這篇論文于2023年9月發布于預印本網站，一些外部專家認為此新假說并無任何營養。但論文主要作者、英國皇家植物園的研究員奧斯卡 · 佩雷斯-埃斯科瓦爾（Oscar Pérez-Escobar）認為其發現毫無爭議：“追根溯源可以幫助我們理解物種的豐富和奇異。”

如今，我們需要一本漫長日志方可解釋蘭花外觀和習性的多樣性。澳大利亞詹姆斯庫克大學的蘭花研究員卡塔琳娜 · 納爾加（Katharina Nargar）為上述新成果做出了貢獻，她表示：“蘭花能做出很多其他植物做不到或做不太好的招數。”

根據納爾加的說法，這些招數中最巧妙、最有用的是，超過70%的蘭花已經具備了在樹干和樹枝處而非土壤中生長的能力，即所謂的附生。納爾加認為這使它們能夠開拓“自由發展”的空間。

研究表明，附生蘭花在整個蘭花族譜中獨立進化了至少14次，而且附生蘭花比陸生蘭花 “種類豐富得多”。為在樹上生存，蘭花獲得了通過莖和葉上多汁的海綿狀外層吸收空氣中水分的能力，以及直接利用根進行光合作用的能力。

那些尚未進化到樹上生活的蘭花也展現出不可思議的多樣化能力。對此，一個主流理論認為這要歸功于它們的授粉妙招。根據納爾加的說法，某些蘭花可以與其他種類產生可育后代，這使其繁衍能力更強，也更有可能創造獨特的雜交新物種。

沼澤蘭（Marsh helleborine ），一種原產于歐洲和亞洲的蘭花

為確保授粉，一些蘭花還與當地動物群達成了演化“協議”：蘭花演化出非常復雜的花朵，只有幾種昆蟲能接觸到，而這些昆蟲必然只會把蘭花花粉傳授給蘭花。一個經典案例來自令達爾文癡迷的大彗星蘭（Angraecumsesquipedale）。這種蘭花演化出了一個長達0.3米且狹窄的花蜜囊袋，只有長著長喙的天蛾才能接觸到它。達爾文思考過個中原因，但當時人們尚未發現天蛾，因此他的理論直到近四十年以后的1903年才被證實。

為了適應某些授粉媒介，蘭花對于傳遞花粉的方式非常謹慎。有些蘭花將花粉包裹在精雕細琢的黏性包裝里，然后精確地將其丟給它們喜歡的傳粉者——后者飛行途中不會損失分毫，只有到達目的地后，花粉才被轉移。根據傳粉者（可能是飛蛾，也可能是蜜蜂）特點對花粉進行“特化”包裝的能力，推動了蘭花的多樣化，也讓擁有此能力的物種有更大機會繁衍大量后代，因為它們比使用常規方式授粉的物種損失更少花粉——蘭花大家族中，進化出“精細”授粉技藝的譜系比堅持傳統的譜系有更高的物種形成率。

更令人叫絕的是，一些蘭花已經演化到了能通過外觀、氣味和釋放特殊化學物質來模仿優質傳粉者的配偶或食物的能力，不知情的昆蟲被引誘到花冠上拾取花粉。蜂蘭花（Ophrysapifera）外觀和氣味都像雌性蜜蜂；南非的腐肉花（Satyrium pumilum）模仿死去動物的氣味以吸引果蠅；萼距蘭（Disa pulchra）偽裝成其他提供花蜜的花朵，以誘騙昆蟲前來覓食。由于如果此類策略太常見，蜜蜂、黃蜂和蝴蝶都能識破騙局，蘭花還會調整模仿行為，變化出新策略，演化出新物種。

荷蘭萊頓自然生物多樣性中心的蘭花形態研究員黛維 · 普拉馬尼克（DewiPramanik）表示，這些獨特的花朵形態策略是蘭花多樣性的一大“基礎”。

灰塵狀的種子也可能是蘭花快速多樣化的一大法寶。一個蘭花種子包可容納多達400萬粒種子，尺寸有時小至0.05毫米長（植物王國中最小的種子），這意味著一陣風就能輕松驅散大量種子。盡管大多數種子永遠不會發芽，但相比種子體積較大的植物，蘭花的微小種子確實增加了多樣化的可能。

湯普森認為，蘭花的出眾可能并不完全取決于植物本身的技能，也有外部因素發揮作用。當他對近1500種陸生蘭花進行另一項系統發育統計分析時發現，當全球氣溫開始下降（大約1000萬年前）時，它們的多樣性就會“爆炸”。全球變冷對蘭花物種形成速度的影響比單純時間影響的可能性高700倍，因此蘭花是“氣候驅動物種形成的最佳案例”。

不幸的是，這也意味著全球氣候變暖對蘭花將構成巨大威脅。湯普森說道：“我認為滅絕事件將增加，因為它們中有很多都適應了寒冷，而且我們已經看到2023年的天氣有多熱。”另一方面，如前文所述，蘭花對傳粉媒介的選擇很挑剔，因此氣候變化導致昆蟲滅絕或離開棲息地的情況很可能令蘭花找不到傳粉者。

從演化史層面看，蘭花應當繼續繁衍，我們也會不斷發現新的蘭花品種。前文提到的蘭花起源澳洲的論文第一作者托馬斯 · 吉夫尼什（Thomas Givnish）是美國威斯康星大學麥迪遜分校植物學和環境研究教授，在他看來：“如果觀察蘭花物種數量隨時間的變化，你會發現它并沒有顯示出任何趨于平穩的證據。但人為造成的氣候變化和棲息地破壞正給這些花卉限定未來。”

一些計算表明，植物物種的滅絕速度比1900年前至少快500倍，蘭花在瀕危名單上名列前茅。自1996年以來，孟加拉國已經失去了188種蘭花中的32種；捷克特有的蘭花品種，其適宜棲息地已減少92%；在美國佛羅里達州，著名的幽靈蘭數量減少了一半；印度的蘭花開花時間變得異于往常，這可能擾亂授粉。根據2023年發表的一項研究，近280種已知蘭花物種需要“立即采取保護行動”，但其中大多數仍然缺少足夠保護。

佩雷斯-埃斯科瓦爾表示，如果大部分多樣性是在過去500萬～1000萬里出現的，那么我們現在所經歷的物種迅速消失可能抵不過新增。佩雷斯-埃斯科瓦爾的任務是促成更多國際合作，對所有現存蘭花物種（無論數量有多少）進行DNA采樣，因為他認為這有助于清楚繪制該植物的演化歷史。

學界的一個普遍共識是：我們想要用最好的策略和方法阻止蘭花滅絕的趨勢，想要拯救蘭花的棲息地，關注蘭花的授粉媒介，杜絕蘭花的非法貿易，等等——其中關鍵在于解答達爾文口中那個“可惡的謎團”，即蘭花在物種形成方面的成功源于什么？進一步解析有關蘭花多樣性的各種細節可幫助相關人士理解它們那生猛的演化可塑性，有望為它們提供適應環境變化的機會。

資料來源 Nautilus