植物界的活化石（植物界的活化石有哪些）

小七
農業
2023-04-26 16:48

撰文Skin

你能想象有一種植物，在恐龍還未滅絕的時代就存在，經過了漫長的歷史長河，現在仍然存在在世界上嗎？這是具有世界上最長壽葉子的植物——百歲蘭，距今，年齡最大的百歲蘭已經有2000多歲了。

雖然它名字叫百歲蘭（），但實際上它不僅僅能活一百歲。通過碳14定年法的測量，研究者發現有些百歲蘭其實已經五、六百歲了，而更大的百歲蘭很有可能活到2000-3000年以上。

目前世界上最大的百歲蘭，已經約1500歲了。|Wiki

百歲蘭的學名中隱藏了一段故事，19世紀，奧地利的植物學家弗里德里希?韋爾維奇（FrederichWelwitschia）在非洲發現了一種奇怪的生物，它看起來像是長在沙漠里的章魚，渾身布滿卷曲分裂的葉子。植物學家既震撼，又恐懼，甚至“只能跪在地上，什么也做不了，唯恐一碰就會發現這種植物只是想象中虛構出來的。”之后，百歲蘭的學名以植物學家韋爾維奇命名，而mirabilis就是奇跡般的（miraculous），百歲蘭的學名正是“韋爾維奇發現的神奇植物”：。

這種植物生長在非洲南部，安哥拉和納米比亞沿岸的納米布沙漠地區。納米布沙漠是世界上最古老的沙漠之一，并且完全就是一片荒蕪之地，年降水量低于25mm。為了在這樣的惡劣環境中存活下來，百歲蘭進化出了奇怪的形態：一個短矮而粗壯的倒錐形樹干，極長的主根用來吸收地下的水分，當然，最重要的還是它有兩片永遠不會脫落的葉子。

百歲蘭的結構。|Thegenomerevealsauniquebiologyunderpinningextremelongevityindeserts

在南非的語言中，百歲蘭也被叫做“tweeblaarkanniedood”，大意是“兩片不會死的葉子”。的確如此，百歲蘭終生只有兩片葉子，能夠持續生長數千年不會脫落。有人猜測，這是由于熱帶植物不需要像溫帶植物一樣通過落葉來抵抗寒冷，并且一年四季也不會缺水。不過，在這種干旱到荒無人煙的沙漠中，它究竟是如何吸收水分的呢？

百歲蘭：不僅沒禿，甚至這頭長發還有點飄逸。|Wiki

百歲蘭的根系非常發達，不僅有深入地下能夠接觸到地下水的主根，同時，在這片近海的沙漠中，雖然百歲蘭葉片表面的氣孔會因為省水而關閉，但靠近地面的須根會充分吸收清晨帶來的海霧以保持濕潤。

不只是百歲蘭，其實世界上很多生長在非常干旱地區的植物都有自己的省水技巧——景天酸代謝（Crassulaceanacidmetaboli***，CAM）。在干旱環境中，進行CAM的植物會在白天保持葉片氣孔的關閉，減少水分的蒸發，而在晚上，氣孔打開吸收二氧化碳，這些二氧化碳會以蘋果酸的形式儲存在液泡中，到了白天后重新轉化為二氧化碳，以供光合作用消耗。生長在干旱沙漠中的仙人掌、多肉植物都是使用這種方式來儲存體內的水分。之所以被稱為“景天酸代謝”，是由于這種酸代謝機制最早是在景天科植物中發現的。

生長在熱帶干旱地區的多肉植物，為了適應生存，發展出了一種獨特的生存策略：景天酸代謝。|Pixabay

雖然百歲蘭看起來有一頭濃密的長發，但也就是看起來多，實際上它只有兩根而已。葉片基部的分生細胞會不斷產生新的葉片組織，支持它持續生長。而當葉片尾端的那些細胞凋亡后，葉片尾部就會逐漸枯萎，展現出像是被燒焦的形態。但是依舊不會脫落，而這，其實也是百歲蘭神秘的生存策略之一。

它真的只有兩片葉子，看起來濃密可能只是因為葉子太長了……|Wiki

在中科院中-非聯合研究中心的組織下，深圳中科院仙湖植物園萬濤研究員團隊、中國科學院武漢植物園王青鋒研究員團隊、以及納米比亞Gobabeb研究中心、英國Kew皇家植物園、中國科學院植物研究所等單位的科學家啟動了對于百歲蘭的研究，從百歲蘭基因組的角度上探究它的演化歷史，以及生態適應性。

科學家們發現，百歲蘭的基因組呈現極端重度甲基化。所謂基因的甲基化，就是給原本的DNA加上甲基，而這會影響基因的表達，讓它沒有辦法發揮遺傳物質本該有的作用。簡單點來說其實就是不讓原有的基因正常工作了。

葉片尾端真的會有種像被燒焦一樣的形態。|Flickr@TarmoTamming

這種甲基化能夠保持基因組的完整性，還能避免DNA的有害突變。另外，重度甲基化加速了百歲蘭基因組的脫氨作用。通常來說，當構成DNA的胞嘧啶（C）脫氨后會轉化為尿嘧啶（U），因此，百歲蘭基因組中的G-C含量異常地低。

在漫長的發展過程中，百歲蘭的基因組向著越來越簡單，并且“低能耗”的方向演化。

這是因為，對于生命來說，DNA復制就是最基本的生命活動。因此擁有更多的遺傳物質就意味著要消耗大量的能量。在沙漠這樣惡劣的環境中的百歲蘭想要生存下去，就需要找到一個低成本的能量消耗策略。

其他基因也發生了一些變化，比如說植物分生組織相關的細胞，它可以讓百歲蘭的兩片葉子長久不斷地獲得新分化的葉片細胞，持續生長幾千年。另外，它抗熱、并且高度木質化的葉片也能夠適應極端干旱的環境。

而這樣一種經歷了漫長歲月，能夠忍受極端環境的長壽植物，由于太過獨特，以致于它屬于百歲蘭目、百歲蘭科、百歲蘭屬，在這個大分類中，只有百歲蘭這一個獨苗。也許當我們看到這樣一株穿越上千年的生命，也會像19世紀的韋爾維奇第一次發現百歲蘭時一樣感到震撼。

封面來源：Flickr@TarmoTamming