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科普 / 看得见摸得着的“活化石”——银杏

本文来源:趣科普

秋天是银杏一年中最美丽的季节,满树金灿灿的树叶,随风飘落,如漫天飞舞的金色蝴蝶,最后又成了一地的金黄。它如少女一般美好而又灵动,而

秋天是银杏一年中最美丽的季节,满树金灿灿的树叶,随风飘落,如漫天飞舞的金色蝴蝶,最后又成了一地的金黄。

它如少女一般美好而又灵动,而它的美丽其实早在2亿多年前就开始了,一直维持至今。

郭沫若的散文《银杏》中这样子描写到它:“一般人并不知道你是有花植物中最古的先进,你的花粉和胚珠具有着动物般的性态,你是完全由人力保存下来的奇珍。”

根据在世界各地发现的化石资料,银杏的进化历程大概经历了三个大的地质时期:

✦ 诞生于古生代。根据化石推断,银杏的起源年代大约距今2.25亿-6亿年。裸子植物在地球上出现后不久就逐渐开始衰败,大部分裸子植物开始消亡,只有银杏、松柏类等少量能适应陆地生存的条件的裸子植物存活了下来。

✦ 繁荣于中生代。在中生代侏罗纪(距今1.35亿-1.8亿年)由于地球上气候和环境都趋于干旱,适合银杏类大量繁殖,发展和分化,当时除了赤道和南极外,世界各地几乎都有银杏目植物的存在。

✦ 衰亡于新生代。新生代白垩纪(距今0.7亿-1.35亿年)晚期,地球气候发生了剧烈变化,不再适合裸子植物的生存,银杏类植物开始衰落,逐渐被高度进化且具有广泛适应性的被子植物取代。

随后的冰川运动,导致北美、欧洲等全球各地的银杏类植物全部灭绝,亚洲大陆的银杏也濒临灭绝。

值得庆幸的是由于中国大多山脉的走向为东西方向,局部山岭幸免于冰川的侵袭,使得数量有限的银杏在我国生存下来,并繁衍至今,因此现今世界各地的银杏都源于中国。

长期以来,银杏的进化引起了科学家的极大兴趣,并进行了深入的研究。

今年10月,由浙江大学、中国科学院植物研究所和青岛北京基因组研究所组成的合作团队花费五年的时间,在完成银杏首个基因组草图后,对来自全球的545个银杏个体样本进行基因组重测序,构建起了迄今最大的银杏遗传数据库,为认识银杏的进化历史与进化潜力提供了重要信息,并为银杏的研究和保护提供了一个全面的进化框架。

搜集到的这545个代表性银杏样本来自51个种群,几乎涵盖了银杏在地球上生长的所有位置。银杏基因组大小超过10Gb,是人类的3.4倍,545棵银杏共产生了44Tb的海量数据。

对这些数据进行分析发现,所收集到的样本都可追溯至中国,并分为四个主要的种群:中国的西南部、南部、东部和北部。

其中西南部、南部和东部是银杏的三个冰川“避难所”,并且检测出了银杏的四种古代遗传成分。

所谓的避难所就是在全球经历极端气候时,物种的踪迹会逐渐收缩到一定区域,等气候转好,它们又会重新向区域外的地方扩散生长。

在全球气候不断变化的过程中,许多动植物的形态都发生了巨大的改变,甚至因为适应不了新的环境而灭绝,然而银杏的形态却能稳定地保持2亿多年,这一直让人觉得很新奇。

其实对于银杏这样的 “活化石”而言,低形态变异并不意味着低遗传多样性,其形态保持稳定可能是应对环境变化的一种有效的适应策略。

银杏是如何从中国被引进到各大洲的不同国家的,这也是一个长期备受关注的问题。

根据之前已有的文献书籍报道,推测我国银杏传到国外有两条途径:一是南北朝至隋唐时期,我国银杏从陆路传到朝鲜半岛,以后又由朝鲜半岛经海路传到日本;

另一条途径是唐朝盛世,日本遣唐使和学问僧,从我国引进银杏,经海路传人日本。18世纪,欧洲人又从日本引进银杏,尔后,美国人又从欧洲将其引入美洲。

但最新研究显示,欧洲和美国的银杏树是多次从中国东部引种而来,否定了欧洲银杏起源于日本或韩国的可能性,同时也确定了中国银杏引入日本、朝鲜的时间要早于欧洲、美国。

关于“活化石”它们是否正在消失是另一个耐人寻味的问题。

例如,大熊猫一直被认为是一个进化的死胡同,不过事实证明它是一个成功的物种,高度适应环境的变化。

虽然研究显示银杏保持着高水平的的遗传变异,这也说明银杏在面对环境剧烈变化的情况下有更多的应对方案。

但在野外进行探测的研究人员发现,许多野生银杏周边已经近十年未出现天然更新的幼树和超过三年的成活幼苗,而且大多数野生银杏种群也并不在自然保护区内,它们需要人们伸出援助之手,给予更多的关注。

在这个日新月异的时代,往往越有历史越有故事的东西显得弥足珍贵,拥有2亿多年历史的银杏,更加值得珍惜。

作者:华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室

李英子

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