福島核電站附近出現(xiàn)詭異植物新種
現(xiàn)年32歲的Watanuki是福島縣的環(huán)境監(jiān)測員,他在福島第一核電站附近一個相對平靜的鹽沼中監(jiān)測放射性污染物含量時,偶然發(fā)現(xiàn)了一種古怪的早春植物:“在災(zāi)難造成的一片破敗中,冒出水面的新生命非常顯眼,這讓我非常振奮??晌覍⑺杉厝?,卻沒有人能夠叫出它的名字。”
為此,Watanuki找到了植物學(xué)家Fukuzumi教授。教授看到寄來的標(biāo)本后極為興奮,這份標(biāo)本隨即被鑒定為一個全新的物種。消息剛剛放出,就轟動了學(xué)界,也轟動了媒體。
昨晚果殼自然控編輯們看到這個消息后,就再也睡不著覺了。所幸通過在日本的同學(xué)幫忙,我們緊急聯(lián)系了Fukuzumi實驗室的研究人員,在第一時間拿到了這個團(tuán)隊待發(fā)表的論文。
其貌不揚的新物種
擬發(fā)表的這種植物被命名為 Parautricunaria watanukii sp。 nov。 Fuku。,這是為了紀(jì)念深入核事故疏散范圍內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測的發(fā)現(xiàn)者Watanuki。由于目前尚無合適的中文譯名,此后果殼網(wǎng)就暫用簡略的學(xué)名 P。 watanukii 來指代它。
根據(jù)Parautricunaria watanukii sp。 nov。 Fuku。的模式標(biāo)本繪制的示意圖(Fukuzumi et al., unpublished data。[2] Figure 1):1,全株,我們可以看到水上部分的“片狀體”以及水下部分的復(fù)雜分枝,在分枝的末端生長著許多“囊狀體”;2:“囊狀體”的特寫。
P. watanukii并不是一種大型的植物,它甚至看上去也不像一種高等植物:水面以上只伸出寥寥數(shù)枝,水下是一團(tuán)藻類或者苔蘚一樣。
“然而,仔細(xì)觀察,你會發(fā)現(xiàn)這種海藻一樣的小東西是多么驚人,”Fukuzumi教授在接受采訪時說,“我們認(rèn)為,這極有可能是一種顯花植物,只是目前我們還沒有看到它的花。但根據(jù)經(jīng)驗判斷,它很有可能與大葉藻科(Zosteraceae)[3]植物有些關(guān)系。然而,它絕不是已經(jīng)發(fā)表過的任何一個物種。”
經(jīng)Fukuzumi團(tuán)隊研究,P. watanukii標(biāo)本中能解剖出明顯的維管組織(植物中專門用來疏導(dǎo)水分和養(yǎng)料的特化組織)。水下的匍匐枝中具有葉綠體,伸展廣且分枝多,應(yīng)當(dāng)是負(fù)責(zé)光合作用的部分。但匍匐枝上具有一種疑似葉原基發(fā)育成的結(jié)構(gòu),F(xiàn)ukuzumi將其稱作“囊狀體”。這種囊狀體的作用尚不明確,可能是幫助植物體漂浮。
P.watanukii水下部分在解剖鏡下的形態(tài),可以看到分枝中的維管束,以及囊狀體的著生方式(Fukuzumi et al., unpublished data. Figure 2).
而P. watanukii的水上部分則完全出人意料。它沒有一點綠色,并且只生長著數(shù)個橢圓形、半透明的結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)也許是從枝條或者葉芽發(fā)育而成的,它們暫時被稱作“片狀體”。這是在相關(guān)類群的物種里從未有過的。
標(biāo)本臺紙上的片狀體照片(Fukuzumi et al., unpublished data. Figure 3).
新物種如何誕生?
讓果殼自然控編輯們疑惑的是,這么短的時間里,這個奇異的物種是怎么形成的?
目前,F(xiàn)ukuzumi等并沒有對這個標(biāo)本進(jìn)行分子系統(tǒng)學(xué)的研究,我們尚不明確它與其它已知物種的親緣關(guān)系,以及這個物種的進(jìn)化歷程。但可以肯定的是,自然選擇讓這樣的變異植物幸存了下來。
“這讓我們不得不考慮到福島核電站周圍的輻射環(huán)境。在事故發(fā)生的早春,正是種子開始萌動,胚的各個部分準(zhǔn)備發(fā)育的時候。”Fukuzumi在論文中討論到。
我們已經(jīng)知道,高強(qiáng)度的輻射能量會讓葉綠體“褪色”、損傷,從而失去光合作用的功能。[4] P。 watanukii的水上部分也的確是沒有綠色的,但它的葉綠體似乎不那么脆弱。在那個其它植物都枯死或萌發(fā)失敗的鹽沼里,只有P。 watanukii能在水下,繼續(xù)頑強(qiáng)地利用著陽光的能量。
不過故事好像不只是忍耐輻射這么簡單。
鹽沼里的水,顯然也是被放射性物質(zhì)污染過的,雖然污染物濃度不及切爾諾貝利核電站的冷卻池,但也足以影響植物正常的生長發(fā)育。P。 watanukii也許是經(jīng)過了幾個適應(yīng)性的突變,以某種方式,忍受了這種輻射。讓人驚訝的是,F(xiàn)ukuzumi的團(tuán)隊在它的“囊狀體”里,發(fā)現(xiàn)了高于周圍水環(huán)境的131I和137Cs水平。也就是說,放射性污染物正在這些器官里富集。
真有這樣的進(jìn)化故事?
更加讓人覺得不可思議的是P。 watanukii伸出水面的“片狀體”。目前只觀察到它布滿氣孔,由此可以推知,它類似葉片,是與呼吸、蒸騰相關(guān)的器官??墒撬苓M(jìn)行光合作用嗎?
它不是綠色的,但它的細(xì)胞中也有質(zhì)體的存在(葉綠體就屬于一種含有葉綠素的質(zhì)體),不同的是,這種質(zhì)體中,似乎擁有一種能捕獲更短波長的輻射能量的物質(zhì)——這從通過它的γ射線能量有所減弱可以推出。只是目前還沒有相關(guān)生理學(xué)實驗,證實它與氣體交換的關(guān)系,因此我們不能肯定這種“γ質(zhì)體”參與了光合自養(yǎng)。
但如果后續(xù)的研究證實了果殼網(wǎng)的推測,即這些“片狀體”依靠“γ質(zhì)體”自養(yǎng)是真的,Watanuki的那句話就顯得意味深長多了:“我從未料想,這次災(zāi)難的影響會以這樣的方式體現(xiàn)出來。”
Fukuzumi 等的論文在討論中說到,很多植物的形態(tài)在發(fā)育中是可變的,但高等植物在短時間內(nèi)發(fā)生如此巨大的變異,還是鮮有所聞。尤其是,如果在P。 watanukii中,真的發(fā)生了“忍受輻射→富集污染→發(fā)生變異→利用輻射”這樣的事情,這將顛覆我們對進(jìn)化的理解。
類似的事情并非沒有先例:切爾諾貝利核電站事故以后,機(jī)器人在核反應(yīng)堆外壁上收集了一種真菌(Alternaria alternata)[5]。這種真菌富含黑色素,能夠忍受強(qiáng)輻射,并且能在γ射線的刺激下加速生長![6]另一些科學(xué)家用人工栽培的大豆做了實驗,發(fā)現(xiàn)生長在切爾諾貝利污染區(qū)的大豆也被選擇出了耐受輻射環(huán)境的類型。[7]不過主動利用核輻射的高等植物,這也許還真是頭一例。
面對極端的自然選擇壓力,既然不能反抗它,為什么不主動享受呢?來自福島的發(fā)現(xiàn),讓我們明白不止菌物,高等植物們也是這么認(rèn)為的,并且它們或許已經(jīng)這樣做了。反觀當(dāng)今世界,我們施加給環(huán)境的極端壓力,又豈是一點核輻射那么簡單?未來的生物圈會是什么樣?潘多拉魔盒,說不定早已悄悄打開。
編輯:vivian
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