澳州发现地球上最大植物 估计已存活4500年(组图)

新华社堪培拉6月2日电(记者岳东兴 白旭)澳大利亚弗林德斯大学1日发布公报说,该校研究人员参与的团队发现澳大利亚一个海湾中绵延约180公里的海草草甸其实是一株单一的植物,研究人员认为这是地球上已知最大的植物。

这项研究由西澳大利亚大学以及弗林德斯大学的研究人员合作完成,相关成果已发表在英国《皇家学会生物学分会学报》上。研究人员表示,上述海草草甸位于西澳大利亚州的鲨鱼湾,估计至少已存活4500年。

研究团队最初是想调查这个海湾中的海草草甸遗传多样性等课题,但在对不同环境中采集到的海草样本进行遗传学分析后发现,这些样本其实来自同一株植物。

研究人员说,这株巨大的海草是一种多倍体植物,似乎适应能力很强,可以在不同温度、盐度和光照条件下生存。研究人员已在海湾中开展一系列实验,以了解这种植物如何在如此多变的条件下生存。

在澳大利亚西海岸的鲨鱼湾,有一片广袤的海草草甸。它们生长在浅水区,透过波光粼粼的清澈海水,能看到柔软飘逸的海草叶在水中舒展。

这片草甸占地200平方公里,是纽约曼哈顿岛的三倍大,可能是西海岸海草最繁茂的地方。

在这里,海草的种类一定很多吧?

西澳大利亚大学的海洋生物学家是这么想的。

他们想要了解这片草甸有几种海草,未来如果出现海洋污染,可以种植相应的海草填补空白。

想知道草甸里有多少种植物,就要检测它们的DNA。

西澳大学的研究团队潜入鲨鱼湾,从10个海草堆中采集样本,对比18000个遗传点。

这些海草堆坐落在鲨鱼湾的各个角落,相隔的距离很远,通过它们能大致估算出整片草甸的情况。

然而,最终的检测结果让科学家们大吃一惊:

为什么所有海草样本的DNA完全一样啊!?

他们找到的海草只有澳大利亚海神草,它们彼此之间没有任何基因差异。

这意味着,这200平方公里的海草草甸完全是由一株澳大利亚海神草构成的,只有一株。

“我们心想,这到底是怎么回事?” 生态学家马丁·博瑞德(Martin Breed)惊呼,“真的非常困惑。”

“虽然,我们最开始就觉得这里的海草不太正常。它们很少开花,也不结种子,繁殖活动的迹象实在不明显。”

仔细研究后,科学家发现这株澳大利亚海神草是用根茎繁殖的。

海草有两种繁殖方式,一种是有性繁殖,通过开花结果,把自己的基因和其他海草的基因相结合。

另一种是无性繁殖,海草延伸自己的根茎,在根茎上长出新的海草,不断向外克隆自我。

博士生简·埃德格罗(Jane Edgeloe)说,他们找到了海草花,但是没有看到果实,这说明这株澳大利亚海神草可能无法有性生殖,只能靠克隆生长。

“这片占地200平方公里的海草草甸,应该是从一个单一的、定植的幼苗扩散长成的。”

“这棵植物像草地一样蔓延开来,为海龟、海豚、儒艮、螃蟹和鱼类等海洋生物提供了舒适的栖息地。”

澳大利亚海神草的根茎每年可以长35厘米,按照这个速度,科学家们估计这株植物已经长了4500年。

海草长这么久不奇怪,奇怪的是为什么无性繁殖的海草能长这么久。

无性繁殖的劣势非常明显,因为植物的基因保持不变,它对外界环境的适应性很差,稍微有点风吹海动就会死亡。

鲨鱼湾的环境还特别恶劣(对海草而言),它的含盐量是其它海域的两倍,营养物质含量低,海水温差极大,能从15度变到30度。白日的光照也非常强烈,给它造成生存压力。

就算条件如此苛刻,这株澳大利亚海神草仍然活得好好的,

2010年和2011年的夏季,西澳大利亚海岸出现严重热浪的时候,三分之一的海草死亡,这株海草顽强地挺了过来,如今恢复得非常好。

它不是单纯的“草坚强”,答案还是出在基因上。

伊丽莎白·辛克莱(Elizabeth Sinclair)博士说,他们发现澳大利亚海神草是一株杂交的多倍体植物。

它的父母一个是澳大利亚海神草,另一个是相近的海草。通常,有性繁殖的植物会从父母那里各得一半的染色体,然而这个“草坚强”表示,它全都要。

“它没有从母亲那里获得一半染色体,再从父亲那里获得一半染色体。它保留了它们全部的基因。” 辛克莱博士说。

“因此,它的染色体数量是其他澳大利亚海神草的两倍,不是20条,而是40条。

这么做会让植物的遗传多样性翻番,增强了它应对极端环境的能力。”

这个解释很合理,但4500年间的极端环境太多,光多一套染色体可能还不够。

科学家猜测,澳大利亚海神草也许存在少量的体细胞突变,使自己更能耐盐耐热。

他们的研究结果发表在近日的《英国皇家学会学报B辑》上,

里面讲述了这棵海草的草生故事:

大约2万年前,最后一个冰河期的末尾,鲨鱼湾还是一块陆地。

随着冰盖融化,海洋上升,到8000年前,它被海水淹没,变成浅浅的海湾。

那之后不久,许多海草植物来到这里生长,

4500年前,一颗不起眼的杂交种子飘落于此,开始传奇的一生。

那时,鲨鱼湾几乎全是普通的二倍体植物,有的有性繁殖,有的无性繁殖。

有性繁殖基因多,但速度慢,无性繁殖速度快,但基因少。

而那颗神奇的杂交海草,恰恰因为只能无性生殖,占尽优势。

靠着略有变异的杂交的多倍体身份,海草一步步占领海湾,击败对手,变成如今的庞然大物。

伊迪斯科文大学的凯瑟琳·麦克马洪(Kathryn McMahon)教授没有参与研究,但她是海草专家,根据西澳大学提供的信息,她认为这场发现令人惊叹。

对其他海草种类的基因研究估计,这些植物可以存活2000年到10万年,这株澳大利亚海神草处于正常区间。

“海草的生长模式多种多样,会用各种延长生命的办法。比如向营养丰富的海域生长,或者向竞争压力小的地方发展。这种特征意味着,只要它们生在正确的位置,就可以活很长时间。”

长到将近200平方公里这么大,她认为也很合情理,因为海草不是单线生长,而是整个外圈都在扩张。

“海洋植物本来长得就很快,再加上每株海草都分枝生长,长了4500年,变到现在这么大不奇怪。”

科学家们确认,这个海草是目前世界上发现的最大的单个植物。

之前,“最大植物”的名号属于美国犹他州的白杨树,名叫“潘多克隆树”。

它占地0.4平方公里,由47000棵白杨组成,看上去是一片美丽但普通的白杨林。

但其实,潘多克隆树也是通过扩张根系来长新树的。所有看似独立的树全都来自单一根系,它至少长了8万年,才长到现在这么多。

虽然从重量上讲,是潘多克隆树更大,但面积上显然是澳大利亚海神草获胜,获得了“世界第一大”的称号。

这棵澳大利亚海神草目前还没有名字,科学家们忙着在鲨鱼湾做实验,想找到它适应环境的更多秘诀。

未来,也许人们会给它取一个了不起的昵称吧,

从一个小小的种子变成如今的模样,值得被世界记住……

ref:

https://www.theguardian.com/environment/2022/jun/01/what-the-hell-australian-scientists-discover-biggest-plant-on-earth-off-wa-coast

https://www.abc.net.au/news/science/2022-06-01/worlds-largest-plant-seagrass-meadow-shark-bay-giant-clone/101112726

https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2022.0538

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