关于永不开花的植物的起源(和命运)
仅通过自花授粉繁殖的植物起源于多样性极低的种群。神户大学的研究不仅为可能的进化策略增加了一个方面,也证实了达尔文的怀疑,即这种策略可能是灭绝的途径。 查尔斯·达尔文曾评论道:“大自然以最有力的方式告诉我们,她讨厌永久的自我受精,这一点毫不夸张。”然而,神户大学植物学家SUETSUGU Kenji知道日本的一些岛屿,兰花在那里繁殖时从不开花。他说:“长期以来,我一直被达尔文对完全依赖自花授粉的植物的怀疑所吸引。当我发现那些不开花的兰花时,我觉得这是一个直接重新审视这个问题的绝佳机会。这种对进化常识的明显蔑视让我想知道,什么样的精确条件——环境和遗传——会允许纯粹的自花授粉生活方式会出现,更不用说坚持下去了。“ 在北琉球群岛的黑岛、竹岛和屋久岛,存在着唯一已知仅通过自花授粉繁殖的野生植物种群。”我们的团队花了十多年时间与当地植物爱好者合作,监测了几个岛屿上的一百多株植物,因此我们可以肯定地说,这些兰花在自然栖息地永远不会开花,”Suetsugu解释道。他和他的团队决定对这些种群进行基因分析,即使在密切相关的个体之间也能检测到微小的差异,这使他们能够跟踪基因流动和相关性。 在《英国皇家学会学报 B》杂志上,神户大学领导的团队现在报告说,每个物种植物之间的极端遗传一致性证明它们确实是纯粹的自花授粉。 此外,他们还发现,这两个物种都来自昆虫授粉的物种在这个地理区域已经具有非常低程度的遗传变异。 事实上,这种差异是如此之小,以至于即使花粉可能会从一株植物运输到另一株植物,它也几乎与自花授粉相同。 末次的另一次观察使情况变得更糟:这些岛屿上的异花授粉亲戚依赖飞行能力有限的果蝇。 因此,如果动物为植物授粉,则它们只会为同一植物或那些住在非常附近的,甚至进一步降低了昆虫授粉的好处。 末次解释说:“达尔文的说法是出于这样一种想法,即纯粹的自花授粉谱系会积累有害的突变,并最终面临进化的死胡同。 然而,我们的研究结果表明,对于开花的亲缘物种,异花异交的真正遗传回报可能微乎其微,从而使更能成功结出果实的自花授粉兰花进化边缘。 事实证明,达尔文的怀疑可能并非没有根据。 神户大学研究的另一个结果是,即使按照保守估计,这些自花授粉物种最多也有 2,000 年的历史。 鉴于野外没有其他已知的纯自花授粉植物的例子,此类物种可能是短暂的。 “这些兰花确实从未杂交的事实引发了关于它们长期生存能力的有趣问题,尤其是在栖息地破碎化和气候变化等压力,“末次说。 尽管如此,他还是为他的团队的发现感到自豪,他说:“每个新数据点,每个新描述的物种,都让我更接近于掌握进化可能性的全部范围。 这项研究由日本科学振兴会(第 JP15K18470、JP17H05016 和 JP18K06408 年资助)、日本科学技术振兴机构(第 JPMJPR21D6 项)、日本环境省(资助4-2001) 和亚历山大·冯·洪堡基金会 (Alexander von Humboldt Foundation) 的合作。 该研究是与东北大学、大阪都立大学、福岛大学和国立遗传学研究所的研究人员合作进行的。