在他生命的最后几年里，查尔斯·达尔文被一个对他进化论的明显挑战所困扰。它以花的形态出现——或者更确切地说，是开花植物，它们似乎在一瞬间进化，并在白垩纪席卷了整个星球，建立了一个如今占世界植物物种90%的谱系。
开花植物，或称被子植物，不仅仅是你花园里的郁金香和牡丹：它们包括草、阔叶树和几乎所有农作物。康奈尔大学的植物生物学家威廉·克雷佩特说：“它们定义了我们的生态系统，生产了我们的食物，制造了我们的药物，为动物提供了生态位。“它们极其重要。”然而，科学家们仍在争论它们是如何变得如此多样化和生态占主导地位的。
达尔文的主要不满是，被子植物在化石记录中首次出现后，似乎在景观中突然爆发，这与他缓慢而稳定的进化观念相冲突。在他写给同事的信中，他称之为“令人憎恶的谜团”。也许它们进化得更渐进一些，根据近期研究，但这一事实并没有阐明它们后来的成功。
英属哥伦比亚大学的进化生物学家乔纳森·戴维斯说：“当我们无法建立这些联系时，就会感到沮丧。“达尔文知道被子植物变得如此占主导地位一定有原因，但他无法解释。我们仍然没有解释清楚。”
传粉者支持
数亿年来，石松的祖先与裸子植物一起统治着地球的森林，而裸子植物最普遍的现代代表是针叶树。在大约白垩纪中期，也就是恐龙灭绝前不久，开花植物颠覆了植物界的秩序。如今，已知的被子植物物种约有35万种，而裸子植物只有约1000种。
在某些环境中，针叶树确实保持着它们的优势：想想环绕远北地区的北方针叶林——成千上万英里的云杉、冷杉和松树，几乎看不到一朵花。“但是，”克雷佩特说，“它们的空间比被子植物少得多，物种也少得多，因此变异也少。”
它们是如何占领了世界的绝大部分？大多数专家认为，很可能没有一个神奇的特征，但一个长期流行的理论指向了它们的决定性特征：花，以及它与昆虫之间形成的复杂关系。因为开花植物通常由单一昆虫授粉，它们存在于繁殖隔离中——这是物种形成的主要驱动力之一。
然而，这个想法存在弱点。例如，Amborella（一个最早的被子植物群中唯一已知的成员）有花，但它不像它的近亲那样多样化。“无论出于何种原因，那种花并没有帮助它，”戴维斯说。“也许花是必要的，但不是充分条件。”
几十年前，克雷佩特最初被上述假说所说服。“我仍然认为这是最重要的因素之一，”他说，但这些年来，他的想法已经转向了其他因素。随着哺乳动物的普遍，它们吃掉并传播种子，这也会促进物种形成。而且，与大多数植物不同，被子植物的生长速度很快——许多在单一季节内发芽、生长、开花并产生后代。“它们繁殖速度更快，因此对自然选择的反应也更灵敏，”克雷佩特说。“它们可以相对快速地进化。”
花的适应性
另一种观点集中在被子植物在生理上具有的优势。与裸子植物相比，它们实际上更有效地利用周围环境的资源。这也可能解释了为什么它们在土壤贫瘠、气温低迷的针叶林地带会衰败。只有在营养丰富的地区，它们的构造才能使它们吸收更多的水和二氧化碳进行光合作用，被子植物才能胜过其他植物。
旧金山州立大学的植物生物学家凯文·西蒙尼说，被子植物在获取资源方面得到了帮助，这得益于它们的基因组突然缩小——即生物体在其每个细胞中储存的全部 DNA。遗传物质减少了占据的空间，它们就能在体内塞入更多的小细胞，从而有更多的气孔吸收二氧化碳和维管束输送水分。
西蒙尼说：“它们基本上有更多的‘货币’可以花在其他事情上。“这些额外的资源可以用于生长、繁殖、防御——这些都能让你比没有相同能力的邻居更有优势。”然而，他指出，这只是“构成被子植物成功诸多细微之处的另一个组成部分。”
“被子植物时代”
开花植物的成功可能存在特定的生理原因，但戴维斯从更广泛的多样性框架来看待它们。事实上，他区分了物种数量方面的成功和生态统治力方面的成功。从某种意义上说，多样性可能是导致统治地位的主要原因。
戴维斯说，每一种开花植物都可以看作是一张彩票。不知何故，生命之树的这一分支获得了大量的彩票，这提高了它们在每一次进化转折点时中大奖的几率——也就是说，在各种植物中，总有一种最适合填补出现的任何生态位。“随着环境的变化，”戴维斯说，“总会有几个谱系已经准备好了。”
这种多功能性显然使被子植物受益。但下一个显而易见的问题是，为什么它们拥有如此多的“彩票”，却未能获得进入裸子植物茁壮成长的寒冷、贫瘠土地的通行证。
这很可能与“热带生态位保守假说”有关，该假说认为，进化出抵抗寒冷温度的能力尤其困难。“这是一个非常难以克服的环境障碍，”戴维斯说。“也许被子植物还没有买够彩票。”也许它们最终会在北方针叶林中找到立足之地。再给它们5000万年吧。
到那时，同样有可能的是，一匹黑马将超越它们和裸子植物。“也许被子植物的时代就在当下，”戴维斯说。“它们正处于最佳时期。”但是，随着环境的变化，今天有利于某些性状，明天有利于另一些性状，我们可能会看到一种全新的植物生命形式超越目前的竞争者。事实上，他补充道，“我们会的。不可避免地。”
