本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,僅反映作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
在巨型植物和真菌克隆的世界中,爭奪“最古老、最重、最巨大”頭銜的競爭者不乏其人。巨型真菌是一種產生蘑菇的寄生真菌,名為Armillaria bulbosa,跨度達 635 米,估計重達 21,000 磅,樹齡超過 1,500 年。“潘多”(又名“顫抖的巨人”)是一片半公里寬的基因相同的白楊樹林,估計樹齡超過 10,000 年,甚至可能更古老。“克隆之王”是加利福尼亞州莫哈韋沙漠中一個樹齡 11,700 年的拉瑞阿克隆。但現在是它們為巨型草讓路的時候了。
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Posidonia oceanica 是一種海草——一種開花植物,它追隨(或開闢了道路)鯨魚、海龜、海蛇和許多其他生物的足跡,這些生物體驗了陸地生活,認為它不適合自己,然後又回到了海洋。很少有陸地植物這樣做,但還有幾種與 P. oceanica 相關的海草。它生活在地中海。植物纖維球有時會像巨大的海洋毛球一樣被衝到岸邊。當它有性慾時,它會結出漂浮的果實,義大利人稱之為“海橄欖”。但它也可以像許多植物一樣進行無性繁殖,或克隆繁殖,透過地上或地下的莖(稱為根莖)緩慢但穩定地繁殖自身。
科學家們發現,溫和的地中海海草比任何人猜測的都要古老得多,並在 2 月 1 日在 PLoS ONE 雜誌上發表了他們的研究結果。科學家們開始這項調查是因為他們懷疑植物克隆的年齡和大小被嚴重低估了,原因很簡單,許多植物的最大克隆大小往往是研究人員的最大樣本量。換句話說,當科學家們以最大 1000 米的間隔採集樣本時,他們發現的最大克隆往往是……稍等一下……1000 米寬。因此,作者認為植物的克隆能力、大小和年齡被嚴重低估了。
因此,作為一項測試案例,他們研究了海草 P. oceanica。此前,測量的最大克隆大小為 80 米……但最大樣本量也是如此。他們使用稱為微衛星的 DNA 特徵作為遺傳身份的標記,在 3500 公里的地中海範圍內採集了 40 個地點的樣本。他們在大約 3% 到 9% 的樣本中發現了非常大的克隆,大小從 1 公里到 15 公里不等。請記住——之前測量的最大克隆大小為 80 米。根據已知的 P. oceanica 生長速率(他們使用的數字是 4 釐米/年),他們估計他們的新克隆年齡高達數萬年,理論上最大的克隆可能達到 200,000 年,儘管作者認為由於多種原因,如此大的年齡不太可能。不過,如果真是那樣,那就意味著這些克隆的親本在晚更新世就開始發芽了。
克隆生物如何逃脫無性繁殖的問題——即,隨著時間的推移,有害突變的積累,而有性重組通常可以作為壓力釋放閥?作者的結論是,對於 P. oceanica,有幾個答案:植物的克隆種群非常龐大,以至於突變不太可能影響到它們的大部分,這種植物的突變率極低,並且該生物的基因型非常適應其環境且具有很強的可塑性;也就是說,這種植物的基因使其能夠在一定程度上適應不斷變化的環境(不同的大小;不同的生長習性等),而無需透過性行為來洗牌其基因。
在此項研究之前,植物學家就知道 P. oceanica 是地球上生長最慢、壽命最長的植物之一,並且在地中海海底草甸中占主導地位。它缺乏主要的捕食者或競爭者。但人類正在改變這一點。儘管地中海海草壽命極長且穩定生長,但該研究的作者指出,古代地中海海草草甸的萎縮速度(約為每年 5%)比它們達到目前大小的速度快數百倍。鑑於海草生長如此緩慢,這絕不是好訊息。
無論如何,作者闡明瞭他們的觀點,即可能存在我們周圍尚未被發現的大型和古老的植物和真菌克隆。下一個會是誰?巨型草,認識一下苔蘚拉。
