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銀杏走出歷史畫卷的孤勇者

2023-12-29 00:00:00劉若淼
科學(xué)大觀園 2023年23期

銀杏被稱為世界第一活化石、“植物界的大熊貓”,從物種受威脅的等級(jí)來看,銀杏比大熊貓還要“大熊貓”。根據(jù)《世界自然保護(hù)紅色名錄》,銀杏屬于瀕危物種,而大熊貓的受威脅等級(jí)已經(jīng)在2021年從瀕危降為易危。那么,為什么大街小巷里還有這么多的銀杏樹呢?

孑然一身分類系統(tǒng)中的孤勇者

為了弄清植物間的親緣關(guān)系和演化關(guān)系,瑞典科學(xué)家卡爾·林奈建立了植物分類系統(tǒng)。就像人的戶籍一樣,植物被劃分到不同的界門綱目科屬種中,每種植物在分類系統(tǒng)都有一席之地,并且在同一個(gè)單元,或多或少有一些親緣關(guān)系近的物種。然而,銀杏綱銀杏目銀杏科銀杏屬的銀杏卻是個(gè)例外,它獨(dú)自擁有1綱1目1科1屬,是真真正正的孤家寡“銀”。舉個(gè)例子對(duì)比一下,月季花為木蘭綱薔薇目薔薇科薔薇屬植物,在分類系統(tǒng)中,它有多少遠(yuǎn)親近鄰呢?木蘭綱下有56目,月季花所在的薔薇目是其中之一,薔薇目涵蓋7科,薔薇科劃歸在這,薔薇科又有包含薔薇屬在內(nèi)的58個(gè)屬,而薔薇屬下有約100個(gè)物種,月季花正是這百分之一。在已經(jīng)被人類鑒定出的170萬個(gè)物種里,銀杏孑然一身,它曾經(jīng)的那些親緣物種,都在2.7億年以來的無數(shù)場浩劫里,退出了歷史的舞臺(tái)。

在距今約2.7億年的二疊紀(jì)世界,地球上的優(yōu)勢(shì)植物是蕨類,裸子植物剛剛興起,銀杏和它的同門有了最早的歷史足跡。二疊紀(jì)末期的生物大滅絕事件是地球歷史上最大、最嚴(yán)重的一次,96%的物種在這次事件中慘遭滅絕。隨著地球氣候由半干熱、干熱向溫濕轉(zhuǎn)變,地球上的植物趨于繁茂,銀杏家族順勢(shì)興起。到了中生代侏羅紀(jì),銀杏遍布北半球,除了赤道地區(qū),銀杏一度擴(kuò)展到北極點(diǎn)附近,進(jìn)入了家族史上的黃金時(shí)期,彼時(shí)稱霸地球的恐龍,常常以高大的銀杏樹葉為食。到了白堊紀(jì)晚期,地球氣候急劇轉(zhuǎn)冷,銀杏類植物逐步轉(zhuǎn)入衰落期。大約500萬年前,銀杏在北美洲滅絕;260萬年前,銀杏在歐洲消失;到1.1萬年前最后一次冰河時(shí)代結(jié)束時(shí),銀杏僅存在于中國。20世紀(jì)初以前,人們一直認(rèn)為野生銀杏已經(jīng)滅絕,直到在我國西部發(fā)現(xiàn)了一處幸存的銀杏林,才證明銀杏科銀杏屬還有野生種的存在。據(jù)調(diào)查,全世界范圍內(nèi)只有在我國東部(浙江天目山為代表)、西南(貴州務(wù)川、重慶金佛山為代表)、南部(廣東南雄、廣西興安為代表)尚殘存少量野生和半野生狀態(tài)的銀杏??赡苁沁@些地區(qū)特殊的地形地勢(shì),一定程度上阻隔了冰川作用,才使得這些野生銀杏樹存活到今天。

它們擁有高度相似的基因,這些個(gè)體再近親繁殖,后代基因仍然重復(fù)且單一,一旦環(huán)境驟變,或者暴發(fā)一場針對(duì)銀杏樹的疫病,可能所有的銀杏都會(huì)因病毒感染而死亡,導(dǎo)致這個(gè)種群消失殆盡。

這樣我們就可以回答文章開頭提出的問題,為什么銀杏是國家一級(jí)保護(hù)植物、瀕危植物,還到處可見呢?因?yàn)闊o論是歐洲還是日韓現(xiàn)存的銀杏,可能都來自浙江天目山這一支的后代,它們經(jīng)過人工引種、無性繁殖,先后從我國傳播到日韓等東亞國家,再到歐美各國,只是野生銀杏的復(fù)制品而已。換句話說,它們擁有高度相似的基因,這些個(gè)體再近親繁殖,后代基因仍然重復(fù)且單一,一旦環(huán)境驟變,或者暴發(fā)一場針對(duì)銀杏樹的疫病,可能所有的銀杏都會(huì)因病毒感染而死亡,導(dǎo)致這個(gè)種群消失殆盡。同理,香蕉也隨時(shí)面臨著同樣的威脅。

基因強(qiáng)大歷盡滄桑的活化石

這些基因差別不大的銀杏,對(duì)于生物多樣性來說沒有什么貢獻(xiàn),對(duì)于銀杏種族繁衍的貢獻(xiàn)也因此微乎其微。只有基因多樣性較高的野生種群,才能擔(dān)負(fù)起銀杏演化的重任。但遺憾的是,我國僅存的野生銀杏在遺傳多樣性方面表現(xiàn)并不好,雖然千百歲的成年古銀杏枝繁葉茂,仍然生長旺盛,但周邊的幼年銀杏卻很難在古樹遮天蔽日的夾縫中找到生長的資源和空間,所以即使有野生幼苗,也很難存活下來。所以,它們應(yīng)該被更好地保護(hù)起來,并且進(jìn)行人工育種,保存種質(zhì)資源。目前,我國已經(jīng)在這方面做了很多工作。

銀杏的基因組非常大,由近100億個(gè)堿基組成,數(shù)量是人的3.4倍。銀杏有12對(duì)染色體,1條銀杏染色體的長度平均約為人染色體長度的6倍。這些基因在2億多年的歷史長河中,曾經(jīng)發(fā)生過兩次基因加倍事件。也就是說,我們?nèi)缃窨吹降你y杏葉雖然和2億多年前的化石里的樣子沒什么區(qū)別,多項(xiàng)證據(jù)結(jié)合現(xiàn)存野生銀杏分布格局卻表明,銀杏基因仍然在變化,并沒有停下進(jìn)化的腳步,它是生命力足夠適應(yīng)現(xiàn)有環(huán)境的活化石??赡苷沁@些突變的基因讓銀杏能經(jīng)得住第四紀(jì)冰期、間冰期等各種糟糕環(huán)境的影響,仍傲然挺立在我國的銀杏避難所里。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,說不定哪一天人類就可以拯救銀杏了呢。

雌雄異株孕育后代困難多

銀杏是裸子植物,沒有真正意義上的花,它的“花”叫作球花或孢子葉球,與植物學(xué)定義的花相比,缺少花萼和花冠。銀杏雌雄異株,雄樹的雄球花為葇荑花序狀,形似“楊樹揦子”,雄蕊疏松地排列在上面,花粉就來自這個(gè)結(jié)構(gòu),雄球花不能結(jié)果。雌樹的雌球花具有長柄,柄頂端常分出兩叉(或多叉),每個(gè)叉上包含一個(gè)胚珠,只有一個(gè)胚珠能夠受精發(fā)育成種子,也就是我們吃到的銀杏果,所以一個(gè)果柄上只掛一只銀杏果。在球花長出來之前,人們很難確定銀杏樹的性別。不過,人們?cè)谏a(chǎn)和生活中,逐漸摸索出一些區(qū)別雌雄的方法來,比如雄樹分枝多、主干與分枝的夾角小,雌樹分枝少、夾角大,等等,但這些經(jīng)驗(yàn)并不絕對(duì),最靠譜的還是看它的生殖器官——球花。

銀杏的雌雄體在同一時(shí)間性成熟,準(zhǔn)備傳粉受精。古老的化石告訴我們,銀杏樹是以風(fēng)為傳播媒介的。花粉成熟后,就等著跟風(fēng)出發(fā),尋找胚珠。與此同時(shí),胚珠的頂端珠孔處生成一個(gè)液態(tài)球形的傳粉滴,專門用來接收花粉。順利的話,從傳粉到種子成熟經(jīng)歷的時(shí)間是100天左右。遺憾的是,傳粉滴只能存在幾天的時(shí)間,無論傳粉是否成功,它都會(huì)逐漸消失。如果雌雄樹的距離過遠(yuǎn),花粉在路上花費(fèi)的時(shí)間過多,或者趕上其他意外情況,這場結(jié)合很可能就會(huì)錯(cuò)過。所以說,銀杏這種雌雄株同時(shí)性成熟的機(jī)制不夠優(yōu)秀。與之相比,同樣是雌雄異株的楊樹,明顯更高級(jí)些:它的雄花序發(fā)育成熟后,花藥自然裂開,花粉飛散,進(jìn)行傳粉;雌花開得要晚一些,這樣花粉在路上的時(shí)間就會(huì)從容很多,傳粉、受精和孕育種子的效率也高很多。

銀杏沒有果實(shí),白果是它的核果狀種子。外種皮肉質(zhì),成熟后橙黃色,表面常糊著一層白粉;中種皮骨質(zhì),白色;撥開中種皮,里面淺褐色膜質(zhì)的是內(nèi)種皮,包著沒有受精的胚乳,人們食用的就是這部分。楊萬里詩句有言:“深灰淺火略相遭,小苦微甘韻最高。未必雞頭如鴨腳,不妨銀杏伴金桃?!彪u頭指的是芡實(shí),鴨腳是銀杏,金桃是核桃,看來這幾種堅(jiān)果在古時(shí)已是常用食品。

幾經(jīng)易名自古至今的不解緣

銀杏在歷史上幾經(jīng)易名。最早的記載是西漢司馬相如的《上林賦》,里面稱之為“枰”;晉朝至唐朝,稱之為“平仲”;唐代以后因銀杏葉似鴨掌,稱為鴨腳。宋朝初年,臣民把鴨腳進(jìn)貢給皇帝,宋帝食后大加贊賞,因其形似杏,種殼白如銀,遂賜名“銀杏”。“白果”一名始見于元代,后被李時(shí)珍收入《本草綱目》后,此名大盛。而得名“公孫樹”,則因銀杏生長較慢,自然條件下從栽種到成熟需要20年,大量結(jié)白果,則要等上三四十年。爺爺小時(shí)候種一棵銀杏樹,到孫子輩才能吃到美味的銀杏果。

銀杏作為園林植物的重要種類,在選擇上也是有門道的。從觀葉角度出發(fā),雄株身形更加高大優(yōu)美,樹冠緊湊,發(fā)芽早、落葉晚,可供觀賞的時(shí)間更長,更加適宜作為行道樹;如果為了觀果,當(dāng)然只能選擇雌株。銀杏果在成熟時(shí)發(fā)出酸爽的味道,對(duì)選擇者來說,真是愛上它就愛了它的一切。外種皮中的丁酸和庚酸,是人們遇到腐爛的銀杏果繞道而行的“罪魁禍?zhǔn)住?。除了有臭味,白果的種仁含有氫氰酸和白果酸,毒性很強(qiáng)。食用的時(shí)候,加熱會(huì)降低毒性。自然狀態(tài)下,這種惡臭和毒性可以防止種子被某些動(dòng)物吃掉,把營養(yǎng)留給自己,這是植物生存的智慧。銀杏能在這個(gè)星球上混跡2.7億年,哪能沒有一點(diǎn)自己的“小心機(jī)”?

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