葡萄科植物究竟起源于何时何地？又是如何跨越山川海洋、征服恶劣环境，形成现今的分布格局的呢？
中国科学院植物研究所植物大数据与生物多样性保护研究团队与合作者在《自然-植物》（Nature Plants）杂志发表的最新研究成果，回答了这些问题。
01葡萄家族里不只有葡萄
眼下正是葡萄成熟的季节，一串串晶莹剔透的葡萄让人垂涎欲滴，但你知道它来自哪里、它的家族成员还有哪些吗？
事实上，葡萄科（Vitaceae）是一个大家族，共有18属约950个物种，而葡萄只是这个大家族的千分之一。我们熟悉的景观植物爬山虎、锦屏藤也属于葡萄科家族成员。
葡萄科植物广泛分布于全球热带和亚热带地区，模样千奇百怪。在漫长的演化历史中，它们占据了条件迥异的生态位，也就是说，不同地区的葡萄科植物进化成不同的形态，以适应其生长环境。比如，在潮湿的热带雨林里，它们为了争夺树顶的阳光，往往以攀援藤本的形式存在；到了干旱的稀树草原，它们又变成低矮的灌木；而在极度贫瘠的石灰岩山地，它们则进化出像水瓮一样的树干，形成奇特的景观。
02起源与扩散
不同物种的DNA是有差异的，差异越大，物种间的亲缘关系就越远。因此，科学家通过对不同物种的DNA进行测序并比对它们之间的差异，就可以分辨物种之间的亲缘关系。这种关系通常以树形图的形式展示，这就是生命之树。
科研团队历经20多年，收集、测序了495种葡萄科植物的DNA序列，构建了目前取样最全的葡萄科植物生命之树，结合化石证据和生物地理重建推断，发现葡萄科植物可能起源于白垩纪晚期的亚洲，这与亚洲葡萄科现存属的高度多样化和大量向外扩散的事件一致。但是，目前古植物学家发现的葡萄科最古老化石却来自白垩纪晚期的印度（当时不在亚洲，离非洲更近），科研人员推测，印度板块可能作为“踏脚石”，促进了亚洲与非洲之间的交流。
在古新世和始新世期间，葡萄科植物迅速拓殖了南半球，并在所有主要大陆上发生了多样化。在始新世期间，葡萄科植物向非洲大陆和马达加斯加的扩散尤其显著，这两个地区也拥有葡萄科最高的物种多样性（拥有400种葡萄科植物）。渐新世后，崖爬藤属、葡萄瓮属、葡萄属和酸蔹藤属的多样化速率显著上升，也正是在这一时期，上述类群的生境发生了显著变化，同时演化出了一系列新的适应性状。
03 “自救”：迁移和演化哪个更容易？
在漫长的地质历史中，全球气候经历了多次温暖期和寒冷期的交替。当环境发生变化时，植物或采用迁移至新分布区的策略以维持其原有生态位，或采用原地演化出新性状的策略来适应新环境，或两种策略兼而有之。
那么，究竟是植物的迁移更重要，还是演化更重要？这里涉及到一个非常流行的假说，即生态位保守假说。该假说认为，物种更倾向于保持其祖先的生态位，即迁移比演化更容易。但也有研究表明，演化策略也很重要。
研究团队对葡萄科植物进行了生态位重建，结果表明葡萄科祖先的生态位是湿润森林。那么，葡萄科植物如何走出雨林，应对始新世之后日益干旱和寒冷的环境呢？
研究团队分析了各地史时期葡萄科植物的扩散事件、生境转变和关键性状演变。结果发现始新世和中新世气候温暖，葡萄科物种更多通过“迁移”策略抢占空白的湿润生境。渐新世时期气温骤降，灭绝事件增多，采用“迁移”策略的类群也显著下降。中新世后大量新生境和适应性状（如多肉）的出现，可能促使葡萄科植物“演化”策略成为主导。
这些结果表明，植物在演化过程中并不总是遵循生态位保守原则，研究中应谨慎使用相关理论和假设。
该研究创新性地将类群生物地理扩散、关键性状演化与环境变化相结合，深入剖析了葡萄科植物生存策略的转变模式和机制，对于增进我们对生物多样性形成与变化动态的理解，预测植物如何响应未来环境变化具有重要科学价值。
