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在时间中冻结6600万年的“活化石”树的秘密终于被解决

(2023-09-17 11:40:44)

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杂谈

在时间中冻结6600万年的“活化石”树的秘密终于被解决

News

By Richard Pallardy

2023/9/17

沃乐密松被认为在 200 万年前已经灭绝，直到 1994 年它被一群徒步旅行者重新发现为止。现在，科学家们已经解码了它的基因组来了解它如何自恐龙时代以来几乎无变化幸存了下来。

1994 年，一群徒步旅行者重新发现了沃乐密松 ( Wollemia nobilis )。 (Image credit: Dave Watts/Getty Images)

1994年，徒步旅行者在澳大利亚悉尼以西约60英里（100公里）处的沃乐密国家公园发现了一群生长在一个峡谷中的奇怪的树。一名徒步旅行者通知了公园管理局的服务博物学家，后者随后向一个植物学家展示了叶子标本。最终它们被确定代表了一个古老的自从恐龙在地球上漫游以来在时间中基本上被冻结了的物种。

沃乐密松 ( Wollemia nobilis ) 被一些人称为“活化石”，它与保存下来追溯回到的白垩纪时期（1.45 亿至 6600 万年前）的遗骸几乎完全同一。现在野外只有 60 棵这样的树，而这些顽强的幸存者被该地区中丛林大火威胁。人们认为它在大约200万年前就已经灭绝了。

现在，来自澳大利亚、美国和意大利的科学家已经解码了它的基因组，揭示它的独特的进化和繁殖习惯以及帮助保护努力。该论文于 8 月 24 日发布到预印本数据库 bioRxiv，尚未经过同行评审。

松树有 26 条染色体，包含一个惊人的 122 亿个碱基对。相比之下，人类只有大约 30 亿个碱基对。尽管沃乐密松它们的基因组规模，但它在基因多样性中是极端低的，提示一个大约 10000 至 26000 年前的瓶颈（当种群被急剧减少时）。

现在野外只有 60 棵沃乐密松，它们受到丛林大火的威胁。(Image credit: Dave Watts/Getty Images)

真的，这些植物不交换太多基因物质。剩下的树似乎主要通过矮林化克隆自身来繁殖------其中吸盘从基部浮现并变成新树。

它们的罕见性可能部分由于高量的转座子或“跳跃基因”------能改变它们的在基因组中位置的 DNA 片段。这些元素也解释基因组的大小。美国国家科学基金会植物基因组研究项目的项目主任杰拉尔德·舍恩克内西特告诉《生活科学》杂志，“最微小的植物基因组和最大的植物基因组有几乎相同数量的基因。大小中的大差异通常来自转座子”。舍恩克内西特没有参与这项研究，但美国国家科学基金会确实提供了资金。

随转座子跳跃到新的位置，它们能改变DNA分子中“字母”的序列，从而造成或逆转基因中的突变。它们可能携带功能性 DNA 或改变插入位点的 DNA，从而对一个生物体的进化有重大影响。

研究人员说，如果转座子诱发有害突变，它们可能已经贡献到被气候变化和其他因素的群口下降。这些压力条件可能已经导致植物转向克隆繁殖。因为转座子中的增加共相关有性繁殖，一个对无性繁殖的改变可能已经减少了它们的潜在的破坏性突变的引入。矛盾的是，虽然树木仍然依赖有性繁殖，但转座子可能已经在增加基因多样性中起了一个角色，因此至少暂时的使它们对不断变化的条件更弹性。

9000 万年前的一种沃乐密松化石的标本。(Image credit: Chris McGrath/Getty Images)

舍恩克内西特说，“在 99% 的所有案例中，突变可能不是一个好想法，但在数百万年里，那 1% 的帮助能够推动物种前进。在这种案例中，这可能一直是一个优势” 。

解码基因组还揭示为什么沃乐密松似乎容易感染疾病，特别是肉桂疫霉（Phytophthora cinnamomi），这是一种造成顶枯病的致病性水霉菌。树的抗病基因被它自身的与更宽的叶子的发育有关的RNA抑制。沃乐密松与大多数针叶树不同，有宽的针叶。

因此，更宽叶子的进化可能已经导致抗病性的抑制，并打开了该物种病原体威胁------这些威胁可能已经被非法访问保护区的徒步旅行者无意中追踪到。肉桂疫霉在栽培植物中很常见。