福島核電站附近出現詭異植物新種
現年32歲的Watanuki是福島縣的環(huán)境監測員,他在福島第一核電站附近一個(gè)相對平靜的鹽沼中監測放射性污染物含量時(shí),偶然發(fā)現了一種古怪的早春植物:“在災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(méi)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(lái)的標本后極為興奮,這份標本隨即被鑒定為一個(gè)全新的物種。消息剛剛放出,就轟動(dòng)了學(xué)界,也轟動(dòng)了媒體。
昨晚果殼自然控編輯們看到這個(gè)消息后,就再也睡不著(zhù)覺(jué)了。所幸通過(guò)在日本的同學(xué)幫忙,我們緊急聯(lián)系了Fukuzumi實(shí)驗室的研究人員,在第一時(shí)間拿到了這個(gè)團隊待發(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。,這是為了紀念深入核事故疏散范圍內進(jìn)行監測的發(fā)現者Watanuki。由于目前尚無(wú)合適的中文譯名,此后果殼網(wǎng)就暫用簡(jiǎn)略的學(xué)名 P。 watanukii 來(lái)指代它。
根據Parautricunaria watanukii sp。 nov。 Fuku。的模式標本繪制的示意圖(Fukuzumi et al., unpublished data。[2] Figure 1):1,全株,我們可以看到水上部分的“片狀體”以及水下部分的復雜分枝,在分枝的末端生長(cháng)著(zhù)許多“囊狀體”;2:“囊狀體”的特寫(xiě)。
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枝,水下是一團藻類(lèi)或者苔蘚一樣。
“然而,仔細觀(guān)察,你會(huì )發(fā)現這種海藻一樣的小東西是多么驚人,”Fukuzumi教授在接受采訪(fǎng)時(shí)說(shuō),“我們認為,這極有可能是一種顯花植物,只是目前我們還沒(méi)有看到它的花。但根據經(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(guò)的任何一個(gè)物種。”
經(jīng)Fukuzumi團隊研究,P. watanukii標本中能解剖出明顯的維管組織(植物中專(zhuān)門(mén)用來(lái)疏導水分和養料的特化組織)。水下的匍匐枝中具有葉綠體,伸展廣且分枝多,應當是負責光合作用的部分。但匍匐枝上具有一種疑似葉原基發(fā)育成的結構,Fukuzumi將其稱(chēng)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P.watanukii水下部分在解剖鏡下的形態(tài),可以看到分枝中的維管束,以及囊狀體的著(zhù)生方式(Fukuzumi et al., unpublished data.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(méi)有一點(diǎn)綠色,并且只生長(cháng)著(zhù)數個(gè)橢圓形、半透明的結構,這些結構也許是從枝條或者葉芽發(fā)育而成的,它們暫時(shí)被稱(chēng)作“片狀體”。這是在相關(guān)類(lèi)群的物種里從未有過(guò)的。
標本臺紙上的片狀體照片(Fukuzumi et al., unpublished data.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(shí)間里,這個(gè)奇異的物種是怎么形成的?
目前,Fukuzumi等并沒(méi)有對這個(gè)標本進(jìn)行分子系統學(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(gè)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(lái)。
“這讓我們不得不考慮到福島核電站周?chē)妮椛洵h(huán)境。在事故發(fā)生的早春,正是種子開(kāi)始萌動(dòng),胚的各個(gè)部分準備發(fā)育的時(shí)候。”Fukuzumi在論文中討論到。
我們已經(jīng)知道,高強度的輻射能量會(huì )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(méi)有綠色的,但它的葉綠體似乎不那么脆弱。在那個(gè)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,繼續頑強地利用著(zhù)陽(yáng)光的能量。
不過(guò)故事好像不只是忍耐輻射這么簡(jiǎn)單。
鹽沼里的水,顯然也是被放射性物質(zhì)污染過(guò)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(cháng)發(fā)育。P。 watanukii也許是經(jīng)過(guò)了幾個(gè)適應性的突變,以某種方式,忍受了這種輻射。讓人驚訝的是,Fukuzumi的團隊在它的“囊狀體”里,發(fā)現了高于周?chē)h(huán)境的131I和137Cs水平。也就是說(shuō),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(jué)得不可思議的是P。 watanukii伸出水面的“片狀體”。目前只觀(guān)察到它布滿(mǎn)氣孔,由此可以推知,它類(lèi)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(cháng)的輻射能量的物質(zhì)——這從通過(guò)它的γ射線(xiàn)能量有所減弱可以推出。只是目前還沒(méi)有相關(guān)生理學(xué)實(shí)驗,證實(shí)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。
但如果后續的研究證實(shí)了果殼網(wǎng)的推測,即這些“片狀體”依靠“γ質(zhì)體”自養是真的,Watanuki的那句話(huà)就顯得意味深長(cháng)多了:“我從未料想,這次災難的影響會(huì )以這樣的方式體現出來(lái)。”
Fukuzumi 等的論文在討論中說(shuō)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(shí)間內發(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(lèi)似的事情并非沒(méi)有先例:切爾諾貝利核電站事故以后,機器人在核反應堆外壁上收集了一種真菌(Alternaria alternata)[5]。這種真菌富含黑色素,能夠忍受強輻射,并且能在γ射線(xiàn)的刺激下加速生長(cháng)![6]另一些科學(xué)家用人工栽培的大豆做了實(shí)驗,發(fā)現生長(cháng)在切爾諾貝利污染區的大豆也被選擇出了耐受輻射環(huán)境的類(lèi)型。[7]不過(guò)主動(dòng)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(dòng)享受呢?來(lái)自福島的發(fā)現,讓我們明白不止菌物,高等植物們也是這么認為的,并且它們或許已經(jīng)這樣做了。反觀(guān)當今世界,我們施加給環(huán)境的極端壓力,又豈是一點(diǎn)核輻射那么簡(jiǎn)單?未來(lái)的生物圈會(huì )是什么樣?潘多拉魔盒,說(shuō)不定早已悄悄打開(kāi)。
編輯:vivian
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