新研究揭示了科罗拉多辣椒的辛辣古代历史

由科罗拉多大学博尔德分校的研究人员领导的植物学家和古生物学家发现了一种辣椒化石，它可能会改写番茄科植物的地理和进化时间线。

该团队上个月发表在《新植物学家》杂志上的研究结果表明，番茄或茄科植物 (Solanaceae) 中的辣椒部落 (Capsiceae) 比以前认为的要古老得多，分布也广泛得多。科学家此前认为，辣椒最多在 1500 万年前在南美洲进化，但新研究将这一日期推至至少 5000 万年前——并表明当时北美确实存在辣椒。

生态学和进化生物学博士后研究员罗西奥·迪安娜 (Rocío Deanna) 和进化生物学与分子、细胞和发育生物学双学位本科生亚伯·坎波斯 (Abel Campos) 一天下午在 CU Boulder 2021 年的自然历史。然而，在从科罗拉多州西北部和怀俄明州西南部的地质宝库格林河组收集的一组标本中，迪安娜发现了一块化石中嵌入的一种特殊的茄科特征：结果茎。

“起初，我想‘不可能!这不可能是真的，”该研究的第一作者Rocío Deanna说。“但它是如此具有辣椒的特色。”

在科罗拉多大学博尔德分校的藏品中发现了其中两块化石后，迪安娜和该研究的合著者坎波斯在丹佛自然科学博物馆的藏品中又发现了一块来自辣椒部落的化石。这三块化石均来自科罗拉多州的绿河组：加菲尔德县的 CU 标本和里奥布兰科县的 DMNS 化石。

这些来自始新世地质时代(34 至 5600 万年前)的辣椒化石与在哥伦比亚埃斯梅拉达组发现的另一种茄属植物化石的时间线相吻合，表明该家族早在 5000 万年前就已经分布在整个美洲几年前。

“这个家庭比我们想象的要老得多，”迪安娜说，她也是科尔多瓦国立大学的一名教员。

水果化石史

茄科植物包括 3,000 种和近 100 个不同的属，包括辣椒。从技术上讲，古老的辣椒是一​​种水果，也是一种浆果。虽然西红柿和辣椒通常与蔬菜联系在一起，但它们内部有种子，正式将它们归类为水果。

研究人员无法确定辣椒的确切形状或颜色，但与现代辣椒相比，它可能在较小的一端。据 Deanna 说，和它的亲戚一样，它可能非常辣。

Deanna 和 Campos 通过其萼齿的独特形状识别了这块化石：果茎末端的尖刺固定在胡椒上，就像那些将宝石固定在戒指中的尖刺一样。

“世界上可能有 300,000 种植物。唯一具有这种花萼的植物是这组 80 或 90 种植物，”该论文的资深作者兼 CU Boulder 进化生物学副教授Stacey Smith说。

古生物学家在 1990 年代从绿河组收集了 CU Boulder 化石。但它的确切身份多年来一直是个谜，部分原因是世界上只有少数“茄属植物学家”，即研究茄科植物的植物学家。当 Deanna 发现这些科罗拉多州的化石时，她刚刚从全球搜索番茄科化石标本回来，却在校园里发现了一些“刚好可以采摘”。

“许多发现发生在标本被收集几十年后，”史密斯说。“谁知道这些博物馆中还有多少其他新化石物种?他们只是在等待合适的眼睛看着他们。”

涓滴进化

这些辣椒化石出现在始新世时期，这是一个持续约 34 至 5600 万年前的地质时代，当时大陆正向现在的位置漂移。在地球历史上这段温暖的时期，二氧化碳含量在百万分之 700 到 900 之间(是今天的两倍)，棕榈树生长在最北的阿拉斯加。因为地球上几乎没有冰，海平面比今天高出 500 英尺。

科学家们曾假设辣椒起源于大约 10 到 1500 万年前的南美洲，然后从陆地和水域扩散到其他大陆。虽然今天的科罗拉多州只有很少的本土茄属植物，也没有辣椒，但这一新发现暗示，40 到 5000 万年前，北美可能存在大量番茄科植物，但这些植物大部分已经消失。

但是这些辣椒是如何首先到达北美的呢?现在是“鸡肉还是辣椒?”的情况。

专家推测，早在 6000 万年前就存在的以水果为食的鸟类可能已经将种子和植物带到了世界各地，它们在它们的内脏中、粘在它们的羽毛上或在它们脚上的泥土中。但这些鸟也必须吃一些东西来为它们的旅程提供燃料——而多肉的浆果或辣椒是完美的燃料。鸟类可能将胡椒从一个大陆传播到另一个大陆，但胡椒也可能对这些鸟类的成功至关重要。

因此，茄属植物很容易从北美而不是南美开始，然后向另一个方向分散——有了这一发现，科学家们就不能再肯定了，史密斯说。

“这些辣椒，我们认为是在进化的一瞬间出现的物种，已经存在了很长时间，”史密斯说。“我们仍在处理这个新的时间表。”