想象一块草 - 一块扁平的绿色叶片喷雾剂,将其融合到地面附近的结实管中。这些管由草叶的卷曲下部(称为鞘)形成,这代表了进化的胜利。它可以通过保护新的生长并保持成熟的叶片直立,从而使草从底部生长(而不是茎,就像大多数其他开花植物一样),从而可以竞争阳光。这种增长策略有助于解释为什么草坪生存割草以及草原如何占主导地球的土地面积超过四分之一:通过比茎生长的竞争对手更好地忍受放牧和野火。

长期以来,科学家一直在辩论鞘的进化起源,这在所有草中都发现了包括玉米,小麦和竹子。现在是一项新研究科学说明草叶的新结构是如何源于控制其他植物叶片发育的相同遗传模式。爱丁堡大学的发展遗传学家安尼斯·理查森(Annis Richardson)说:“这并不是说我们已经束手无策了。”“连接进行了调整。”

理查森(Richardson)和她的同事首先拍摄了玉米幼苗成熟的3-D图像,然后使用计算机模型重新创建了植物的开发。研究人员通过将模型与实验观察结果进行比较,例如某些基因在植物中激活的地方以及遗传突变如何影响叶片的形状,从而进一步磨练了他们的模型。然后他们转向鞘。

在1800年代,植物学家提出,草叶的鞘部分代表了叶柄的进化等效,这是将典型植物的叶子与茎连接起来的茎。后来,许多科学家根据静脉模式得出结论,除了鞘外,整个草叶(或大多数)实际上与此茎相对应。理查森(Richardson)和她的团队在其模型中测试了这两个假设,发现较旧的想法仅将鞘与叶柄联系起来,提供了最简单的进化路径,并且只需要在常见的遗传蓝图中进行细微的变化。

宾夕法尼亚大学的发展生物学家阿曼·丈夫(Aman Huspers)未参与研究,他说研究人员将其他叶子研究的鞘介绍在一起,并“将它们全部融合在一起,将其整合在一起,真正解释了它并真正解决了这一模型。透明

理查森说,人们对控制叶形状的控制能力有所提高可以帮助科学家工程师更好的作物。识别鞘的起源也使草进化。尽管草的独特结构对地球的景观和居民产生了巨大后果,包括人类,从驯养的草谷物中获得了一半以上的卡路里,但她补充说:“我们现在知道,那叶子的形状并不难发展。”