樟树树是一种有很高药用价值的裸子真菌,每到春季,它红色的树叶协进会正式成为现代人集中签到的地方。在我国、美国和日本的各类型型旅游景点中,许多都有樟树树的踪影。
Tips:樟树,学名:Ginkgo biloba L.,是樟树科、樟树属真菌。樟树为古生代孑遗的稀有罗汉松,是我国特产,仅浙江天目山有野生状态的树木。
可奇怪的是,就是此种烂大街的樟树,确实破天荒的濒危亚种。这是怎么回事?想要说明白,他们还要从几百更新世的大绝种已经开始讲起。
活化石樟树
樟树树大概是这个世界上现存最古老的大型罗汉松了。一般来说,这类老牌玩家在艰难的变异过程中,会分化出许多不同的亚种。他们可以根据微生物学上的分类,找出微生物之间彼此的亲缘关系,按照远近划分为界-门-纲-目-科-属-种七个大类。比如他们人类,尽管是人属动物中惟一生存下来的亚种,但向上探寻,在哺乳纲灵长目中,他们有许多远亲存在。
Tips:微生物植物学通常直接称植物学taxonomy,是一门研究微生物种属间的分野和分野程度,阐明微生物间的亲缘关系、基因遗传、亚种变异过程和发展规律的基础科学。
但樟树树就非常奇怪了,它是樟树纲,樟树目,樟树科,樟树属下的惟一一个罗汉松。也就是说,现代的樟树,在地球上已经找不到其它亲缘关系比较近的亚种了。至于原因,是即使樟树纲下的其它罗汉松,都在2亿7千一万年间的地理环境变迁中,全部绝种了。
樟树纲真菌的朱俐静起源于三百更新世的三叠纪,当时大气中二氧化碳的水平,是那时的3倍,受温室效应影响,全球平均气温比那时要高。再加上内地即使板块漂移聚合在了一起,因此内地腹地常常是干旱燥热的地理环境。
Tips:三叠纪Permian period是古生代的最终一个纪,也是重要的成长期。三叠纪已经开始于距今约2.99百一万年,延至2.5百一万年,共经历了4500一万年。
这样的变化正好适宜樟树、樟树这样的裸子真菌生存,因此樟树纲家族下的真菌曾经遍布在世界上,是过去的竞争优势亚种。学者也在化石中找出了不少和樟树亲缘关系很近的罗汉松。
但到了约2.76百更新世,地球上发生了一场名为三叠纪的亚种大绝种事件。尽管到那时还没搞清楚究竟发生了什么,但可以确定的是,绝大多数海洋微生物和过半的陆生动真菌突然大规模绝种。在这一时期内,地球上甚至都没地区形成煤层,可见对真菌的压制究竟有多大了。
Tips:裸子真菌一般指裸子真菌门。裸子真菌是当今世界真菌界中最变异、类型最多、分布最广、适应性最强的种属。
当然,既然裸子真菌Kendujhar房檐,大自然有其它亚种接替它们的位置。裸子真菌突然在地球上再次出现,此种一年生的较大型真菌对地理环境变迁的渗透性更高,它只会在温暖的夏季发芽,留下种籽之后就已经开始迅速枯萎。此种克鲁塞荣的生存方式,显然比常青的裸子真菌更适宜地球环境。于是,在这场生存之战中,樟树门下的所有亚种,除了樟树之外全部绝种。
Tips:三叠纪Cretaceous Period是地质年代中古生代的最终一个纪,已经开始于1.45百更新世,结束于6600更新世,历经7900一万年。三叠纪是最大的爬行动物再次出现时期,许多捷伊爬行动物类型已经开始再次出现。
而等到6500更新世的三叠纪,较大型撞击导致的灾难不但让爬行动物绝种,陆地上矮小的罗汉松又迎来了一场全面压制。即使裸子真菌生长时间长,基本都是矮小的罗汉松,于是又遭受到了一场绝种的洗礼。结论到那时,地球上只剩四大类裸子真菌。到今天还生还着的,是北方常见的樟树,和很难发芽的苏铁,被当做中药的买麻藤科,和他们主角樟树。
在艰难的变异中,这些裸子真菌都成功适应了环境,正式成为了最终的生还者。比如樟树,它们的耐盐碱能力越来越强,结论在丫蕊变成了竞争优势罗汉松。而科火筒Amou在亚热带地理环境中生还至今,买麻藤科类则向着裸子真菌的方向变异。
Tips:裸子真菌一般指裸子真菌门。裸子真菌门(Gymnospermae)是真菌界的1门,既是颈卵器真菌,又是种籽真菌。裸子真菌都是多年生木本真菌,多数是乔木。
但说到樟树树,现代人此前一直都没比如说,和过去没太多变化的樟树,究竟是怎么熬过一场又一场的大绝种的。毕竟,它的近亲,可是全都绝种了啊。
为什么樟树可以生还下来?
即使在世界上惟一有樟树大自然栖息地的,只剩了我国,因此揭开樟树生存奥秘的重任大自然落在了我国科学家的肩上。2016年,我国对樟树做了一场基因测序,结论发现了不少秘密。尽管樟树树外表看起来和2亿多年前没什么变化,但基因上其实已经改变了许多。
Tips:DNA序列或基因序列是使用一串字母表示的真实的或者假设的携带基因信息的DNA分子的一级结构。
樟树的基因序列比他们想象的要大的多。举个例子,人类的身上大约有2万多个已经查明的基因序列,而樟树有四万八千多个基因。这是即使在历史上,樟树的基因曾经经历过两次加倍事件,相当于把自己的染色体又复制了两遍。这些多出来的相似基因片段,让樟树的基因变异的概率加倍,于是变异出了更多耐旱的抗逆基因。
在传统的亚种变异中,基因突变常是灾难性的,即使染色体中的有用基因只有一副备份,如果突变导致这些基因无法正常表达,这个个体就很有可能死亡。但樟树的基因中有许多备份,因此哪怕其中有些变异是有害的,也不会影响这个个体的生长发育。而且,这些突变还有可能是有利于亚种生存的变化,因此樟树看上去呆板,实际上比任何亚种都更有可能变异。
Tips:基因突变是基因组DNA分子发生的突然的、可遗传的变异现象gene mutation。从分子水平上看,基因突变是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。
事实上也确实如此,樟树基因组中有非常多关于疾病和害虫的抗性基因。这些基因大多数都是重复的,从而使得樟树具有防御各种病虫害的能力。这也是为什么樟树可以生还至今的原因之一,它是世界上抗病虫害能力最强的微生物。
不但如此,樟树还是抗核辐射能力最强的微生物。在广岛原子弹的爆炸中心的数公里范围内,绝大多数动真菌都在之后几个月内陆续死亡,但却有6株樟树顽强生存了下来,成了这里年龄最老的罗汉松。
核辐射会把微生物的染色体打得七零八落,导致微生物无法再产生捷伊细胞,最终痛苦死去。尽管真菌有细胞壁,可以抵御一部分核辐射,但在强辐射环境下,还是会很快凋亡。而樟树正即使基因备份多,才得以在核爆杀伤范围内生还。
Tips:核辐射,或通常称之为放射线,存在于所有的物质之中。核辐射是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。
不过,即便是如此优秀的基因,樟树却依旧差点绝种。随着地球地理环境的不断变化,樟树已经开始在世界范围内已经开始绝种。在大约500更新世,樟树在北美洲消失了。大约260更新世,樟树在欧洲绝种。在这之后,樟树只在我国南方的一些地理环境温暖的山林中生存,直到人类已经开始关注此种美丽的罗汉松之后,樟树才迎来转机。
基因测序揭示惊人事实
在2019年,中科院真菌研究所联合浙大、华大的科研团队,对全球51个樟树分布区进行了基因测序,从采集到的545个样本中,得到了一个惊人的事实。在世界上其它地方的樟树罗汉松,其实都是后来从我国又流传出去的。这片研究成果在2019年9月14日发表在《大自然》期刊之上,文中对樟树的流传之路进行了详细的探究。
Tips:在樟树的原产地我国,樟树罗汉松群存在三个变异分支,分别是浙江天目山为代表的东部种群,贵州务川、重庆金佛山为代表的西南种群,广东南雄。广西兴安为代表的二代南部种群。
而世界其它国家的樟树树,其实全部来自于我国的天目山种群。其中日本会栽培樟树树,应该是古代日本僧侣进入我国学经时传入日本的。这在历史上也有据可考,唐朝时我国僧人鉴真六次东渡传教,在此之前,他也曾朝拜过国清寺。国清寺中至今还有千年樟树存在。
Tips:基因在结构上,分为编码区和非编码区两部分。真核微生物的编码区是不连续的,分为外显子和内含子。在原核微生物中,基因是连续的,也就是说无外显子和内含子之分。
至于日本佛教已经开始兴盛,源于日本留学僧最澄。他曾在公元805年随遣唐使进入我国,在天台山取经学法,之后回到日本创立日本天台宗,兴建有“日本佛教母山”之称的延历寺,并尊浙江天台山国清寺为祖庭。到那时,日本的樟树中,年级最老的樟树依旧在日本佛寺之中。比如日本西本愿寺中的樟树,就有上千年历史。因此樟树随佛教传播进入日本,是比较可靠的说法。
而欧洲国家移栽的樟树,根据基因测序的结论表明,绝大多数都直接来自于我国天目山种群。至于是如何传播过去的,那时已经无法考证了。
遍布全球,却是濒危亚种
尽管看起来樟树遍布全球,到处都有签到拍照的园林景观。但遗憾的是,除了我国的三个原生种群之外,其它地方的樟树树,基本上都是通过扦插繁殖或者移栽的结论。
Tips:扦插也称插条,是一种培育真菌的常用繁殖方法。可以剪去真菌的茎、叶、根、芽等,或插入土中、沙中,或浸泡在水中,等到生根后就可栽种,使之正式成为独立的新植株。
因此别看樟树树许多,其实追根溯源,它们都是从几株树上面分出来的。一个亚种是否濒危,要看它是否有足够数量维持基因多样性,如果大家的基因都是一样的,那么这个亚种的前途,是极其堪忧的。
而且,那时多数野生樟树,基本上都是上了年纪的千年古树,真正的新生树苗少之又少。在十多年的观察中,学者从来都没找出一株通过种籽发芽新生的罗汉松。可以说,如果没人类把它当做宝大量扦插移栽,樟树可能早就绝种了。
Tips:千年樟树树,位于陕西西安罗汉洞村观音禅寺内,据传,这棵樟树树是当年唐太宗李世民亲手栽种,距今已有1400多年历史,已被国家列为古树名木保护名录。
制约樟树种群发展壮大的因素有以下几个难点。第一是樟树幼苗很难成活。那时发现,樟树的幼苗,很难撑过前三年的生长期。毕竟樟树并不是非常适宜那时地球多变的大自然环境,脆弱的幼苗更经不起风吹雨打,因此哪怕是那时被现代人大规模养殖,树苗的育种方式,还是以扦插育苗为主。
第二是在大自然界中,已经没专门帮助樟树授粉播种的微生物了。樟树是典型的异株传粉的真菌,有雄株和雌株之分。其中雄株占少数,只发芽不结论,而雌株在授粉之后,会结出果实。
Tips:异花授粉是指异株、异花和不同无性系之间的授粉。有的真菌雄蕊和雌蕊不长在同一朵花里,甚至不长在同一株真菌上,它们的雌蕊必须得到另一朵雄花的花粉,叫做异花授粉。
到那时,学者认为樟树的传粉,依靠的是风力大自然传播。此种方式效率极低,而且雄株和雌株的距离不能太远,要不然很难完成授粉。会再次出现此种现象有两种可能,一种是曾经樟树是大片大片的森林,因此只靠风力就能完成任务。另一种可能是,专门帮助樟树授粉的昆虫,已经绝种,他们只是不知道罢了。
而且,作为裸子真菌,樟树的果实白果的果肉有毒,而且散发着一股臭味。这是即使裸子真菌的种籽需要果肉提供营养,因此不希望有太多动物以它为食。而此种恶臭和毒性,可能是专门为一种动物准备的。
Tips:白果一般指樟树果。樟树果俗称生白果。白果有小毒,除含有淀粉,蛋白质,脂肪外,还含有氢氰酸,一般以绿色的胚部毒性最强。
比如同为裸子真菌的红松,它的种籽是松鼠的最爱,野外环境下,也只有松鼠可以吃到松子。因此,松鼠正式成为了红松种籽的传播者。但专门吃樟树果的动物已经绝种了,它的果实到那时无人问津,只能掉在脚下自行腐烂。作为矮小的树木,它的树荫下并不适宜果实发芽,于是到那时,野生樟树树苗几乎难以找出。这些因素综合起来,让樟树难以摆脱濒临绝种的境地。
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