春天，万物复苏的信号一发出，树枝上就冒出了新芽，含苞待放的花蕾挂满枝头，时机一到，各种各样的花就迎来了大爆发。五颜六色的花朵让大自然褪去了单调的色彩，让世界变得生机盎然。然而，一百多年前，英国生物学家查尔斯·达尔文看到这样的情景时，却心生气愤——这些花是从哪儿来的?
当然，达尔文不是对花粉过敏，也不是讨厌花，而是他的进化论似乎受到了花的挑战。根据当时所知的化石记录，自大约1亿年前(白垩纪中期)起，被子植物似乎经历了突然的起源和爆炸式的多样化。到了白垩纪晚期，它们已经遍布大陆，并且形状和大小变得千差万别，呈现了丰富的多样性。而达尔文的进化论认为，物种的进化在自然选择的驱动下缓慢进行。那么，被子植物的花朵真的是在很短的时间内出现并多样化的吗?它们是怎么做到的?
达尔文被困在了关于花的这些问题中，最终也没有找到答案。一百多年来，这些问题同样困扰着其他生物学家。如今，各种新的研究成果似乎找到了解答这些问题的答案，有望将达尔文从花之困惑中“解救”出来。
开花植物的DNA倍增
从达尔文掌握的植物化石来看，没有证据显示被子植物是从哪种植物进化来的，也没有证据显示它们的进化过程，它们就好像走在了进化的快车道上，并以极快的速度完成了进化。一百多年来，随着更多被子植物化石被发现，可以证明被子植物并不是突然出现，不过它们的进化速度确实比较快。
在太平洋小岛新喀里多尼亚，生长着一种被称为无油樟的植物。科学家们认为，无油樟是被子植物进化中最早期分支之一的幸存者，而这个分支可以追溯到所有开花植物的最后一个共同祖先。通过对无油樟的研究，我们或许可以了解所有开花植物的最后一个共同祖先的信息。
2013年，科学家对无油樟基因组的研究结果显示，第一批被子植物大约出现于2亿年前，这比达尔文时代所认为的被子植物最早的出现时间早了大约1亿年。而科学家认为，第一批被子植物可能是从某种蕨类植物进化而来的。
那么，蕨类植物为何会进化出被子植物呢?研究显示，促成这一进化的是一种特殊的基因突变——“DNA倍增事件”。所谓DNA倍增事件是通过突变，获得“双倍剂量”的遗传物质。在脊椎动物中，也会发生类似的事件，但是这种突变通常是致命的。植物则不同，它们通常能在这种情况下存活下来，有时还能从复制的基因组中受益。通常情况下，经过几代的时间，大多数来自DNA倍增事件的重复基因就会消失。不过有时，重复的基因片段却会被利用起来，为整个基因组培育更高效率、更专业化的新功能，比如大约2亿年前植物中的DNA倍增事件所产生的一些基因片段就承担起了控制花器官发育的功能。
而这种DNA倍增事件在被子植物的进化过程中不止一次发生，这为不同的被子植物的基因组加入了大量的DNA，它们也因此进化出各种新功能，这使得被子植物变得更多样化。可以说，如果没有DNA倍增事件帮助创造的基因，我们今天所知的开花植物可能就不存在了。
DNA倍增事件解释了被子植物如何突然变得多样化，除此之外，被子植物是不是还有某些特殊的方法来为自己的进化加速?
加速进化的妙法——缩小基因组
被子植物进化速度加快的秘密就藏在它们的身上。美国耶鲁大学和美国旧金山州立大学的科学家收集了近400种被子植物、蕨类植物和裸子植物，并对它们的基因组大小、细胞大小、气孔密度(气孔的数量或者叶片上的微孔的数量)等进行了研究。他们发现，被子植物的基因组大约从1.4亿年前开始在渐渐缩小。而这个时期，恐龙仍在地球上漫步，被子植物则快速在地球上“扩张”。那么，基因组缩小和被子植物走向繁盛，这之间有什么联系吗?
科学家认为，基因组的大小和细胞大小有着紧密的联系，这是因为基因组所在的细胞核的大小决定了细胞最小尺寸。而对于开花植物来说，更小的基因组，也就是更小的细胞对它们是有益的。因为这使得与其他同体积的植物组织相比，它们的组织可以容纳更多的细胞，从而极大地提高了新陈代谢效率。更小的细胞还使被子植物叶片上拥有更多的叶脉和气孔，这提高了植物的蒸腾、光合作用和生长速率。这一切无疑加快了被子植物的进化速度。
那么，被子植物的细胞为何在1.4亿年前缩小呢?它们是如何做到这一点的?在对远古气候的研究中，科学家发现在1.4亿年前的一段时间内，地球大气中的二氧化碳水平下降，这对于依赖二氧化碳生存的植物来说是件坏事。科学家推测，为了适应环境的变化，被子植物缩小了自身的细胞，这种情况正与达尔文的进化论吻合。
暗藏玄机的花药
除了出现的时间、快速的进化和多样性，困扰达尔文的还有被子植物如何能快速在地球上传播。一项对花药的研究似乎为解答这个问题提供了一些线索。
美国加州大学的研究人员对山字草花进行了研究，他们发现了花朵中的玄机。花药是花的生殖器官，是雄蕊的一部分，花药中含有花粉。只有将一朵花花药上的花粉传到雌蕊柱头上，这朵花才能结出果实。通常情况下，每一朵花都有两组花药，它们的颜色、大小和位置都不同。一直以来，人们认为，这两组花药是有分工的，其中的一组花药是用来吸引和喂养传粉者的，而另一组不太显眼的花药则是负责悄悄将花粉撒到传粉者身上的，这样传粉者才能在不知情的情况下帮助传粉。不过新的研究显示，两组花药可能没有分工，它们的作用同样是吸引传粉者。那么，为什么需要两组花药呢?
研究显示，这正是花的“聪明”之处。两组花药释放花粉的时间不同，每组花药每次只能释放少量的花粉，这使传粉者每次只能从一朵花中得到少量的花粉，如此一来，传粉者就不得不光顾其他的花，才能采集足够多的花粉。而这个过程中，传粉者不知不觉就将一朵花的花粉传到了另一朵花上。
而正是开花植物进化出了这种优化传粉者行为的办法，才实现了最大限度地在花之间传递花粉，从而使大量繁衍后代成为可能。这或许推动了被子植物的种群繁衍，加快了它们在世界各地的传播。
沉入海底的秘密
如今，达尔文关于花的一部分困惑已经被解开，但是这些答案大部分是通过现有的植物追溯远古被子植物，至于最初的被子植物是什么样的?它们从什么植物进化而来?在漫长的历史中它们经历了怎样的变化?科学家们没有找到相关的化石，看不到它们的变化。达尔文曾因苦于无法解决这个问题不得不提出，最早的开花植物可能是在一个遥远的、孤立的地方缓慢进化而来，之后传遍陆地。而那个地方，在达尔文时代是无法到达的，或许在现代它也是无法到达的，因为它可能早已沉入汪洋大海。
2017年，一些地质学家称，在澳大利亚东部海域的海底发现西兰洲，这似乎印证了达尔文不得已的猜想。西兰洲曾与澳大利亚和南极洲一起组成陆地的一部分，在1.05亿年至8000万年前才脱离了大板块。随后，由于各种地质构造运动的影响而沉入海底。而西兰洲的最高点现在是在海面之上的，它们就是新喀里多尼亚和新西兰。在这些地方，研究人员发现了数量最多的现存最古老的被子植物群。不仅如此，曾与西兰洲为邻的澳大利亚也有现存最古老的被子植物群。因此科学家推测，西兰洲也曾生长着古老的被子植物。
而脱离大板块的西兰洲是一片独立的大陆，从某种角度来说，它是类似于新西兰和新喀里多尼亚的岛屿。由于环境的限制，岛屿上往往能产生一些特有物种，就像新喀里多尼亚的无油樟。研究人员认为，被子植物可能就起源于西兰洲，成为西兰洲的特有物种，并进化出多样性，之后才传播到世界各地。这或许正是科学家们一直没有找到最早的被子植物化石的原因。
在几代科学家的努力下，困扰达尔文的开花植物之谜逐渐被解开了。不过要完全解答关于开花植物的疑问，或许还需找到开花植物的源头，唯有这样，才算是真正将达尔文从对花的困惑中“解救”出来。
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