存活了上亿年的银杏为什么没有灭绝?一文为你科普

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  银杏是世界上现存最古老的树种之一,其2.7亿年的漫长身世让他不禁好奇:它们何以挺过沧桑巨变走到今天?未来命运又会如可?浙江大学、中国科学院植物研究所和华大基因研究院的科学家通过5年的通力企业合作,在完成银杏首个基因组草图后,对全球545棵银杏大树进行基因组重测序,构建起迄今最大的银杏遗传数据库,为人类认识银杏的进化历史与进化潜力提供了重要信息。相关论文于2019年9月13日在Nature Communications杂志发表。

  孤独的活化石

  银杏在全球广泛种植,可谓最受人类喜爱的植物之一,而孤独是它鲜为人知的另一面。“现生银杏是古老的银杏家族唯一幸存的成员。”论文第一作者、浙大生命科学得院副教授赵云鹏说。

  世界各地发现的化石表明,银杏类曾在恐龙时代盛极一时,那时,不同属、不同种的银杏“兄弟”类目繁多、遍布南北半球,俨然另一个庞大的银杏家族。一亿年前,有花植物结速了了快速崛起,银杏家族走向衰落,成员们陆续退出历史舞台。与现存银杏亲缘关系最近的是克恩银杏,它分化独立于5500万年前,也早原因 在地球上绝迹了。

  在裸子植物四朋友族之一的“银杏纲”里,如今只留下孤零零“银杏”另一个种。神奇的是,它忠实保留着亿万年前祖先的模样——扇形带凹缺的叶片,有时深裂为二——化石里不到 ,现实中也是不到 。正原因 有些 遗世独立、底部形态“静滞”的风范,达尔文说它是植物王国的“鸭嘴兽”。它还有个更为通俗的名号——“活化石”。

  关于银杏有些 “活化石”,有另一个间题图片老要悬而未决:第一,世界上是否是还趋于稳定野生银杏种群?在哪里?第二,银杏在进化上否原因 陷入“灭绝旋涡”?

  另一个“避难所”就有中国

  植物“避难所”是野生种群趋于稳定的前提。在全球经历极端气候很重是冰川期时,物种大幅灭绝衰退,有些地貌复杂化的山谷原因 会成为残存森林及其幸运物种的“避难所”,物种的踪迹逐渐收缩到这里,等气候转好,它们又会重新向外面的天地生发。

  寻找“避难所”种群,成为浙大植物系统进化研究团队20年前就结速了了的工作。在时任浙大生科院院长的洪德元院士提议下,团队负责人傅承新教授把这项研究纳入了973课题。我国东部的天目山保护区内一共有银杏大树254棵,对于它们是否是为野生种群,学术界老要趋于稳定争议。有学者认为,原因 天目山宗教活动历史悠久,那此银杏有原因 是僧人引种的结果。

  “首先,朋友是从种群水平判断是否是野生,而就有评价单个植株。其次,从外形看,野生与人工栽培的种群难以直接判断。”赵云鹏说,“后来 基因不不说谎,通过遗传信息分析,朋友都不不 根据基因多样性、稀有基因的频率、遗传成分的起源和形成过程等信息,结合野外调查结果,来判断是否是野生。”

  研究一共从全球搜集到54八个代表性银杏样本,树木胸径就有50厘米以上(50厘米的银杏树龄为宜50岁),它们分别来自中国、韩国、日本、北美洲和欧洲。“样品几乎覆盖了全球银杏所有已知的自然分布范围和著名大树,是迄今为止银杏样品下发覆盖范围最广的。”一并第一作者、研究生殷平平说。

  通过种群遗传底部形态和动态历史模拟分析,研究团队鉴定出银杏的另一个古老遗传成分趋于稳定于中国的八个“避难所”:东部(浙江天目山为代表)、西南(贵州务川、重庆金佛山为代表)以及南部(广东南雄、广西兴安为代表)。此外,大巴山脉和湖北大洪山区分布的银杏是南部和西南部种群在冰期形成的混合种群。

  通讯作者之一、浙大生科院傅承新教授说,那此不同的“避难所”,保留了现存银杏的不同“家系”。在更新世晚期(51万至14万年前)的多次冰期中,不同避难所的种群之间产生了分化,不同避难所特有遗传成分的混合也在进行。

  该研究进一步表明,目前遍布全球的银杏几乎均源自以浙江天目山种群为代表的中国东部种群。“银杏是先迁移到日本和韩国,再从中国东部迁移到欧美,后来 欧洲的银杏源自中国。” 赵云鹏介绍,在此后来 ,朋友老要误以为欧洲的银杏是日本迁移而至。“遗传成分分析谁能告诉朋友,欧洲现存的遗传成分更接近于天目山银杏,而与日本的银杏差异较大。”

  著名植物学家彼得·克兰曾在《银杏:被时间遗忘的树种》一书中深情地描述银杏“是中国送给世界的珍贵礼物”。今天,这句话有了更有力的科学证据。

  基因仍然“元气满满”

  著名古生物学家周志炎院士曾表示,我人太好银杏树依然存活于世,但实际上已进入演化的衰落期。他无不伤感地说:“银杏属内的多样性已日趋减少,与之相随的间题图片是物种的凋零和分布地域的日趋局限。”

  事实是否是简直不到 ?在这项研究中,研究团队给出了乐观的答案。朋友发现,银杏在物种水平维持了较高水平的遗传变异。

  “我人太好就银杏科或银杏属而言,现存物种多样性极低,但现存银杏是具有足够适应潜力的物种,从不趋于稳定灭绝旋涡或进化末端。”

  赵云鹏说,“较高水平的遗传变异及检测到的适应性基因,多次遭遇冰期原因 种群规模压缩后又重新恢复,加进进在冰期和间冰期原因 都趋于稳定较广的潜在分布区,原因 银杏在面临环境变异时,有较多的应对‘方案’。朋友相信,银杏还在继续进化,为宜不至于减慢灭绝,甚至有原因 东山再起,重现昔日银杏家族的荣光。”

  “但,人类还不到后来 掉以轻心,原因 有些新的危机正在冒出。”赵云鹏说,朋友在野外监测时发现,有些野生的银杏大树附过,原因 10年几乎没见盐晶 更新的幼树和超过3年的成活幼苗。“朋友猜测,原因 是森林郁闭度较高,结实率和幼苗成活率下降;一并,松鼠等动物取食银杏种子,进一步加剧了种子量的减少,而造成银杏的‘断代’。这急需人类再次伸出援手,给予精准重点保护。”赵云鹏说。

  原来危机是,大多数银杏的野生种群找不到自然保护区内,生态环境破坏、人类移栽对银杏造成了严重的威胁。

  要让银杏生生不息,除了科学,人类还时需付出更多的聪慧与爱。

  文/周炜

  来源/求是风采

[ 责编:张璋 ]

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