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只有两片叶子却从不担心秃头的它,是植物界能活2000年的活化石(光秃秃的树叶)

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只有两片叶子却从不担心秃头的它,是植物界能活2000年的活化石(光秃秃的树叶)

导语:它只有两片叶子却从不担心秃顶。它是植物界的活化石,可以活2000年。

裸露的树叶

编写皮肤

你能想象一种在恐龙还没有灭绝的时代就存在的植物,在经历了漫长的历史之后仍然存在于世界上吗?这就是世界上叶子寿命最长的植物——百年兰花。迄今为止,最古老的百年兰花已有2000多年的历史。

虽然它的名字叫蜈蚣兰(),但实际上它只能活一百岁。通过碳14测年法的测定,研究人员发现有些百岁老人实际上已经五六百岁了,而较大的百岁老人很可能活了2000-3000年以上

目前世界上最大的百年兰花大约有1500年的历史。|维基

百夫长的学名里藏着一个故事。19世纪,奥地利植物学家Frederich Welwitschia在非洲发现了一种奇怪的生物。它看起来像一只生长在沙漠中的章鱼,覆盖着卷曲分裂的叶子。植物学家既震惊又害怕,甚至“只能跪在地上什么都不做,生怕一摸就发现这种植物只是想象出来的。”之后百年的学名以植物学家维尔维奇命名,紫茉莉堪称奇迹。Centennial的学名是“Verwich发现的神奇植物”:

这种植物生长在非洲南部,安哥拉和纳米比亚沿海的纳米布沙漠。纳米布沙漠是世界上最古老的沙漠之一,这里完全荒芜,年降水量不足25毫米。为了在如此恶劣的环境中生存,百年兰花进化出了奇特的形状:一个短而粗的倒圆锥形树干,一个极长的主根用来吸收地下水。当然,最重要的是它有两片永远不会脱落的叶子[/s2]。

墨兰的结构。基因组揭示了一种独特的生物现象,这种现象导致了沙漠中的极端长寿

在南非语中,百年兰花也被称为“twee blaar kanniedood”,意思是“两片不朽的叶子”。的确,蜈蚣一生只有两片叶子,可以持续生长几千年而不脱落。有人推测这是因为热带植物不像温带植物那样需要落叶来抵御寒冷,一年四季都不缺水。然而,它是如何在这干旱到无人居住的沙漠中吸水的呢?

白兰:不仅没有秃顶,就连这一头长发也有点优雅。|维基

百年的根系非常发达,不仅有的主根可以到达地下水,而且靠近地面的须根可以充分吸收清晨带来的海雾来保持这近海沙漠的湿润。

不仅仅是百年兰花。其实世界上很多生长在非常干旱地区的植物都有自己的节水技巧——景天酸代谢(Crassulacean acid metabolism,CAM)。在干旱的环境中,进行CAM的植物在白天会保持叶片的气孔关闭,以减少水分的蒸发,而在晚上,气孔打开以吸收二氧化碳。这些二氧化碳会以苹果酸的形式储存在液泡中,在第二天之后重新转化为二氧化碳被光合作用消耗掉。生长在干旱沙漠中的仙人掌和多肉植物都是通过这种方式将水分储存在体内。之所以称之为“景天酸代谢”,是因为这种酸代谢机制是在景天属植物中首次发现的。

生长在热带干旱地区的多肉植物发展出了独特的生存策略:景天酸代谢以适应生存。| Pixabay

虽然百年兰花看起来有一头浓密的长毛,但是看起来有很多。事实上,它只有两个。叶基部的分生组织细胞会不断产生新的叶组织,支持其持续生长。当叶子尾端的那些细胞死亡后,叶子的尾端会逐渐枯萎,呈现烧焦的形状。但还是不会脱落,这其实也是百年兰花神秘的生存策略之一。

它真的只有两片叶子,而且看起来很厚。可能只是因为叶子太长了吧...……|维基

在中国科学院中非联合研究中心的组织下,深圳中科院胡仙植物园万涛研究员、中科院武汉植物园王庆丰研究员的研究团队,以及来自纳米比亚Gobabeb研究中心、英国皇家植物园、中国科学院植物研究所等单位的科学家开始了对百夫长的研究,从其基因组的角度探索其进化历史和生态适应性。

科学家发现蜈蚣的基因组显示出极其严重的甲基化。所谓基因的甲基化,就是在原有的DNA上加上甲基,会影响基因的表达,使其无法发挥应有的作用。简单来说,就是原来的基因不能正常工作。

刀片的尾端真的会有烧焦的形状。| Flickr@Tarmo Tamming

这种甲基化可以保持基因组的完整性,避免DNA的有害突变。此外,严重的甲基化加速了蜈蚣基因组的脱氨作用。一般来说,构成DNA的胞嘧啶(C)脱氨后会转化为尿嘧啶(U)。因此,蜈蚣基因组中G-C含量异常低。

在漫长的发展过程中,蜈蚣的基因组向着更简单、更少耗能的方向进化

这是因为,对于生命来说,DNA复制是最基本的生命活动。所以拥有更多的遗传物质意味着消耗大量的能量。百年兰花要想在沙漠这样恶劣的环境中生存,就需要找到一种低成本的能源消耗策略。

其他基因也发生了一些变化,比如与植物分生组织相关的细胞,可以使两个百年叶长时间连续获得新分化的叶细胞,并保持生长数千年。此外,其耐热、高度木质化的叶片也能适应极端干旱环境。

然而,这样一种长寿的植物,经历了很长一段时间,可以忍受极端的环境,是如此独特,它属于Centuridae目,Centuridae属。在这个大分类中,只有Centuridae是唯一的幼苗。也许当我们看到这样一个跨越数千年的生命时,会像19世纪韦尔奇第一次发现百年兰花时一样震惊。

来源:Flickr @ tarmotaming

参考:https://docs.qq.com/doc/DU0FYYk9jUUZqeml5

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