撰文Skin
你能想象有一種植物，在恐龍還未滅絕的時(shí)代就存在，經(jīng)過了漫長的歷史長河，現(xiàn)在仍然存在在世界上嗎？這是具有世界上最長壽葉子的植物——百歲蘭，距今，年齡最大的百歲蘭已經(jīng)有2000多歲了。
雖然它名字叫百歲蘭（），但實(shí)際上它不僅僅能活一百歲。通過碳14定年法的測(cè)量，研究者發(fā)現(xiàn)有些百歲蘭其實(shí)已經(jīng)五、六百歲了，而更大的百歲蘭很有可能活到2000-3000年以上。
目前世界上最大的百歲蘭，已經(jīng)約1500歲了。|Wiki
百歲蘭的學(xué)名中隱藏了一段故事，19世紀(jì)，奧地利的植物學(xué)家弗里德里希?韋爾維奇（FrederichWelwitschia）在非洲發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的生物，它看起來像是長在沙漠里的章魚，渾身布滿卷曲分裂的葉子。植物學(xué)家既震撼，又恐懼，甚至“只能跪在地上，什么也做不了，唯恐一碰就會(huì)發(fā)現(xiàn)這種植物只是想象中虛構(gòu)出來的。”之后，百歲蘭的學(xué)名以植物學(xué)家韋爾維奇命名，而mirabilis就是奇跡般的（miraculous），百歲蘭的學(xué)名正是“韋爾維奇發(fā)現(xiàn)的神奇植物”：。
這種植物生長在非洲南部，安哥拉和納米比亞沿岸的納米布沙漠地區(qū)。納米布沙漠是世界上最古老的沙漠之一，并且完全就是一片荒蕪之地，年降水量低于25mm。為了在這樣的惡劣環(huán)境中存活下來，百歲蘭進(jìn)化出了奇怪的形態(tài)：一個(gè)短矮而粗壯的倒錐形樹干，極長的主根用來吸收地下的水分，當(dāng)然，最重要的還是它有兩片永遠(yuǎn)不會(huì)脫落的葉子。
百歲蘭的結(jié)構(gòu)。|Thegenomerevealsauniquebiologyunderpinningextremelongevityindeserts
在南非的語言中，百歲蘭也被叫做“tweeblaarkanniedood”，大意是“兩片不會(huì)死的葉子”。的確如此，百歲蘭終生只有兩片葉子，能夠持續(xù)生長數(shù)千年不會(huì)脫落。有人猜測(cè)，這是由于熱帶植物不需要像溫帶植物一樣通過落葉來抵抗寒冷，并且一年四季也不會(huì)缺水。不過，在這種干旱到荒無人煙的沙漠中，它究竟是如何吸收水分的呢？
百歲蘭：不僅沒禿，甚至這頭長發(fā)還有點(diǎn)飄逸。|Wiki
百歲蘭的根系非常發(fā)達(dá)，不僅有深入地下能夠接觸到地下水的主根，同時(shí)，在這片近海的沙漠中，雖然百歲蘭葉片表面的氣孔會(huì)因?yàn)槭∷P(guān)閉，但靠近地面的須根會(huì)充分吸收清晨帶來的海霧以保持濕潤。
不只是百歲蘭，其實(shí)世界上很多生長在非常干旱地區(qū)的植物都有自己的省水技巧——景天酸代謝（Crassulaceanacidmetaboli***，CAM）。在干旱環(huán)境中，進(jìn)行CAM的植物會(huì)在白天保持葉片氣孔的關(guān)閉，減少水分的蒸發(fā)，而在晚上，氣孔打開吸收二氧化碳，這些二氧化碳會(huì)以蘋果酸的形式儲(chǔ)存在液泡中，到了白天后重新轉(zhuǎn)化為二氧化碳，以供光合作用消耗。生長在干旱沙漠中的仙人掌、多肉植物都是使用這種方式來儲(chǔ)存體內(nèi)的水分。之所以被稱為“景天酸代謝”，是由于這種酸代謝機(jī)制最早是在景天科植物中發(fā)現(xiàn)的。
生長在熱帶干旱地區(qū)的多肉植物，為了適應(yīng)生存，發(fā)展出了一種獨(dú)特的生存策略：景天酸代謝。|Pixabay
雖然百歲蘭看起來有一頭濃密的長發(fā)，但也就是看起來多，實(shí)際上它只有兩根而已。葉片基部的分生細(xì)胞會(huì)不斷產(chǎn)生新的葉片組織，支持它持續(xù)生長。而當(dāng)葉片尾端的那些細(xì)胞凋亡后，葉片尾部就會(huì)逐漸枯萎，展現(xiàn)出像是被燒焦的形態(tài)。但是依舊不會(huì)脫落，而這，其實(shí)也是百歲蘭神秘的生存策略之一。
它真的只有兩片葉子，看起來濃密可能只是因?yàn)槿~子太長了……|Wiki
在中科院中-非聯(lián)合研究中心的組織下，深圳中科院仙湖植物園萬濤研究員團(tuán)隊(duì)、中國科學(xué)院武漢植物園王青鋒研究員團(tuán)隊(duì)、以及納米比亞Gobabeb研究中心、英國Kew皇家植物園、中國科學(xué)院植物研究所等單位的科學(xué)家啟動(dòng)了對(duì)于百歲蘭的研究，從百歲蘭基因組的角度上探究它的演化歷史，以及生態(tài)適應(yīng)性。
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，百歲蘭的基因組呈現(xiàn)極端重度甲基化。所謂基因的甲基化，就是給原本的DNA加上甲基，而這會(huì)影響基因的表達(dá)，讓它沒有辦法發(fā)揮遺傳物質(zhì)本該有的作用。簡(jiǎn)單點(diǎn)來說其實(shí)就是不讓原有的基因正常工作了。
葉片尾端真的會(huì)有種像被燒焦一樣的形態(tài)。|Flickr@TarmoTamming
這種甲基化能夠保持基因組的完整性，還能避免DNA的有害突變。另外，重度甲基化加速了百歲蘭基因組的脫氨作用。通常來說，當(dāng)構(gòu)成DNA的胞嘧啶（C）脫氨后會(huì)轉(zhuǎn)化為尿嘧啶（U），因此，百歲蘭基因組中的G-C含量異常地低。
在漫長的發(fā)展過程中，百歲蘭的基因組向著越來越簡(jiǎn)單，并且“低能耗”的方向演化。
這是因?yàn)?，?duì)于生命來說，DNA復(fù)制就是最基本的生命活動(dòng)。因此擁有更多的遺傳物質(zhì)就意味著要消耗大量的能量。在沙漠這樣惡劣的環(huán)境中的百歲蘭想要生存下去，就需要找到一個(gè)低成本的能量消耗策略。
其他基因也發(fā)生了一些變化，比如說植物分生組織相關(guān)的細(xì)胞，它可以讓百歲蘭的兩片葉子長久不斷地獲得新分化的葉片細(xì)胞，持續(xù)生長幾千年。另外，它抗熱、并且高度木質(zhì)化的葉片也能夠適應(yīng)極端干旱的環(huán)境。
而這樣一種經(jīng)歷了漫長歲月，能夠忍受極端環(huán)境的長壽植物，由于太過獨(dú)特，以致于它屬于百歲蘭目、百歲蘭科、百歲蘭屬，在這個(gè)大分類中，只有百歲蘭這一個(gè)獨(dú)苗。也許當(dāng)我們看到這樣一株穿越上千年的生命，也會(huì)像19世紀(jì)的韋爾維奇第一次發(fā)現(xiàn)百歲蘭時(shí)一樣感到震撼。
封面來源：Flickr@TarmoTamming
參考資料：https://docs.qq.com/doc/DU0FYYk9jUUZqeml5
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來源：把科學(xué)帶回家
編輯：樂子超人
