水力破坏是早期维管植物木质部网络演化的主要驱动因素(Credit: Craig Brodersen Lab)
自从植物在陆地上定居以来，它们已经发展出越来越复杂的容器结构，将水从根部输送到最高的叶片。维管植物现在在横截面上显示出多样的木质部链形状，从椭圆形到线形到多裂。Bouda等人研究了干旱的选择是否会导致导管空洞和栓塞，从而导致植物在干旱气候下生长时木质部链形状的复杂性。通过模拟不同形状和复杂度的血管之间的栓塞扩散，包括在现存的石蒜植物和蕨类植物以及已灭绝的植物化石中看到的栓塞，作者发现木质部链形状的进化变化减少了栓塞扩散，使植物不易受干旱影响。
最早的维管植物的茎上有一条中央圆柱形的导水木质部，它迅速地多样化为更复杂的形状。这种多样化被理解为与植物体大小和分枝的增加相一致；然而，目前还不知道有利于木质部链形状复杂性的选择压力。我们表明，木质部网络组织的增量变化与圆柱形祖先形态不同，通过降低水力破坏的风险，导致逐渐增强的抗旱性。随着木质部链复杂性的增加，栓塞扩散的独立途径变得越来越少，并且越来越集中在更中心的导管中，从而限制了干旱期间栓塞的全身扩散。因此，干旱选择可以解释化石记录中观察到的木质部链演化轨迹和现存形式的多样性。
相关论文于2022年11月11日发表在《科学》杂志上。
