想象一下一丛草——一片片扁平的绿叶，在靠近地面处汇聚成坚固的管状。这些管状结构是由草叶卷曲的下部形成的，称为叶鞘，它代表着某种进化上的胜利。它使草能够从基部生长（而不是像大多数其他开花植物那样从茎部生长），通过保护新芽并保持成熟叶片直立，以便它们能够争夺阳光。这种生长策略有助于解释为什么草坪在修剪后仍然存活，以及草原如何占据地球陆地面积的四分之一以上：因为它们比茎生长的竞争者更能容忍放牧和野火。
科学家们长期以来一直在争论叶鞘的进化起源，叶鞘存在于所有草类中，包括玉米、小麦和竹子。现在，一项新的研究发表在《科学》杂志上，阐述了草叶的新颖结构是如何从控制其他植物叶片发育的相同遗传模式中产生的。“并不是我们添加了新的东西，”该研究的主要作者，爱丁堡大学的发育遗传学家安妮斯·理查森说。“而是连接被调整了。”
理查森和她的同事首先拍摄了玉米幼苗成熟过程的 3D 图像，然后使用计算机模型重建了植物的发育过程。研究人员通过将其与实验观察结果进行比较，进一步完善了他们的模型，例如某些基因在植物中的激活位置以及基因突变如何影响叶片形状。然后他们转向了叶鞘。
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在 19 世纪，植物学家提出，草叶的叶鞘部分代表着叶柄的进化等价物，叶柄是将典型植物的叶片连接到茎的柄。后来，许多科学家根据叶脉模式得出结论，不仅仅是叶鞘，整个草叶——或大部分——实际上都对应于这个柄。理查森和她的团队在他们的模型中测试了这两种假设，发现较旧的观点，即仅将叶鞘与叶柄联系起来，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改变。
宾夕法尼亚大学的发育生物学家阿曼·赫斯本兹（Aman Husbands）说，他没有参与这项研究，他说研究人员将其他叶片研究中关于叶鞘的线索联系起来，“并将所有这些整合到一个模型中，该模型实际上解释了它并真正解决了它。”
理查森说，对控制叶片形状的因素的更好理解可能有助于科学家培育出更好的作物。 确定叶鞘的起源也揭示了草的进化。 尽管草的独特结构对地球的景观和居民（包括人类，他们从驯化的草籽粒中获得一半以上的卡路里）产生了巨大的影响，但她补充说，“我们现在了解到，叶片的形状并没有那么难进化出来。”