银杏27亿年前出现在地球上通过这种“神力”得

银杏27亿年前出现在地球上通过这种“神力”得

时间:2020-03-24 05:58 作者:admin 点击:
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银杏不仅生命力顽强,而且被称为“活化石”。研究发现银杏长寿有两个主要原因:第一,茎形成层干细胞不进入衰老阶段;第二个原因是这种树具有极强的抵抗力。

最近,扬州大学银杏研究团队、北京林业大学林金星团队和高级森林分子设计与育种中心共同发现,古银杏树的寿命不是由单一的寿命基因控制的,而是生长和衰老过程中多种因素综合平衡的结果。研究结果最近发布在网上,时间是《美国国家科学院学报》。

银杏不仅生命力顽强,而且被称为“活化石”。它已经在地球上存活了数亿年。那么银杏树能活这么久的原因是什么呢?最近,《科技日报》的一名记者采访了该研究团队的专家。

银杏经历了2.7亿年的灭绝和被子植物的崛起。

扬州大学从事银杏研究20多年的王力教授告诉《科学日报》,在银杏等裸子植物出现之前,早期维管植物主要分布在陆地上,如泽兰科、楔叶属、凤尾蕨科、种子凤尾蕨科,以及种子植物的祖先——种原裸子植物。二叠纪,种子繁殖的裸子植物因其较强的适应性而开始繁盛,其繁殖摆脱了水分的限制,逐渐取代了蕨类植物的优势地位。

“根据发现的化石证据,银杏等早期裸子植物至少在2.7亿年前出现在地球上,但应该注意的是,这些早期化石物种是现有银杏家族的相关祖先,而不是现有银杏。”王丽说。

大约2.52亿年前,地球生物圈经历了一次被称为二叠纪-三叠纪灭绝的历史事件。化石记录显示,绝大多数海洋生物在这场灾难中消失了,近一半的陆生动物遭到破坏,地面上的植物相继死亡。

1 . 4亿年前,一种新的天然宠物————被子植物突然出现并开始吞噬裸子植物的生存空间。

扬州大学银杏研究小组称裸子植物是木本植物,生命周期长,生长缓慢。有性生殖通常是通过风媒传粉进行的,这是低效的。然而,被子植物生长期短,生长快,授粉方式多样。大多数被子植物的世代都很短。在同一时期,细胞染色体突触重组、杂交、遗传变异等机会更多,导致物种快速进化。

特别是,大量的被子植物已经与动物进化出共同进化的关系,比如为授粉的昆虫提供花蜜,吸引鸟类以成熟的果实为食,等等。这大大提高了选择进化的效率,使得被子植物有较大的多样性爆发,可以快速占据各种生境空间,并能更快地适应气候变化等。

被子植物不仅挤压了生存空间,6500万年前白垩纪-第三纪的灭绝事件也给裸子植物带来了沉重的打击。这一灭绝事件不仅摧毁了恐龙群体,还几乎摧毁了陆地上的高大树木。不幸的是,裸子植物基本上是高大的树木。

在这一系列的打击下,银杏成了银杏科唯一幸存的银杏残种。虽然银杏家族在侏罗纪和白垩纪繁盛,但化石显示当时银杏家族中有大量与银杏相关的物种,但在第三纪和第四纪冰期之后,这些相关物种的灭绝显然与地球的气候变化和冰期有关王力说现存的银杏幸存下来是因为它的一些种群分布在中国非冰川覆盖的诺亚方舟地区(云南、四川、湖北等地)。“事实上,不仅是银杏,还有一些裸子植物如水杉、银红杉和巨杉幸存了下来。一方面,原因是当地地理位置的幸存者效应,另一方面,也与这些物种的强烈抗性和适应性有关。”

持续的干细胞和强大的抵抗力是银杏“永远保持年轻”的重要原因

几乎所有的多细胞生物都无法逃脱衰老并最终导致个体死亡。人类和动物的衰老被认为主要与端粒的丢失、脱氧核糖核酸的损伤以及衰老有关

扬州大学银杏研究团队、北京林业大学林金星团队和树木分子设计与育种高级中心的合作研究发现,银杏长寿有两个主要原因。一个是干细胞形成层干细胞不进入老化阶段。第二个原因是这种树具有极强的抵抗力。

许多植物,如许多一年生作物,一旦开花结果,就开始进入衰老阶段,并最终导致个体死亡,也就是说,死亡是个体物种生长发育中预设的默认程序。绝大多数多细胞生物都会这样做,就像当人们变老时,各种器官和组织将不可避免地进入衰老。然而,研究人员发现,尽管有600年历史的银杏树的干细胞分裂速度减缓,但没有衰老的迹象。在这些古老的银杏树干细胞中,所有与衰老相关的生理和分子指标与20年生树的没有显著差异。这种干细胞不断分裂的能力是银杏永远保持年轻的重要原因之一。

同时,银杏中抗逆境、抗病虫害和抗细菌的R基因数量远远多于其他物种。古银杏树中木质素单体、类黄酮和芪类化合物代谢途径的基因数量和表达没有减少。这些具有特殊保护功能的代谢产物在古银杏植株中的累积效应大大增强了植株的抗性。扬州大学银杏研究小组认为,银杏具有许多抗性基因,尤其是其抵御各种极端环境的能力,这是银杏能够在各种灭绝事件中存活下来的主要原因。此外,木质素和其他物质的连续合成增加了树干的密度和强度,并支撑着正在生长的树体。这就像人类一样,虽然进入老年,但他们的免疫能力和骨骼肌能力仍然很强,从而大大延长了他们的寿命。

"研究发现,古银杏树的长寿不是由单一的长寿基因控制的,而是生长和衰老过程中多种因素综合平衡的结果,这对于从个体水平揭示树木生长和衰老的调控机制具有重要的科学意义。"王丽说道。

银杏“长寿”多亏了人类的驯化和栽培

事实上,银杏在其漫长的职业生涯中也遇到了生存危机。幸运的是,他们遇到了人类。

大约500万年前,银杏在北美灭绝了。大约260万年前,银杏在欧洲灭绝了。自260万年前以来,地球经历了一个又一个冰河世纪。冰河时期后,银杏在中国的数量非常稀少,和其他濒危物种一样岌岌可危。

直到后来,在被人类驯化之后,银杏才真正逃脱了灭绝的命运。专家认为,银杏的生存与人类的驯化和栽培直接相关。

正是因为银杏具有许多抗性基因和顽强的生命力,特别是对人类来说,人类才选择银杏进行驯化和栽培。银杏是一种重要的观赏树种,因其独特的叶形和优美的姿态。银杏具有食用和药用价值,其种子是可食用的。银杏也是治疗心血管疾病药物的主要原料。目前,银杏在许多地区作为经济树种种植。

银杏是幸运的。随着人类的引入,世界上银杏的数量迅速增加。银杏现在分布广泛,已经成为世界不同地区道路、公园和风景点的重要风景树种。