DNA测定揭开世上最大花身世之谜
Science World 2007年4月
据国外媒体报道:阿诺尔第大好草(Rafflesia arnoldii)可谓世界上最古怪的植物,它无根茎叶,也不进行光合作用,然而却开出世界上最大的可能也是最臭的花。它自180年前被发现以来,其扑朔迷离的身世让无数科学家伤透脑筋。现在,哈佛大学的科学家利用基因分析法终于解决了它悬而未决的身世之谜。
一、错综复杂的大好草属植物
要认识一个物种,先得对它的家庭有一定了解。大花草最初发现于1818年,是以它的发现者托马斯·斯坦福·冉弗的名字命名的。后来又陆续发现了一些相似的物种,都归入大花草属下。目前大好草属有20个不同的的物种,都分布在东南亚地区,而且属中的大部分物种都极为少见,分布范围也很小。
阿诺尔第大花草一般简称“大花草”,按最近调整的分类属于双子叶植物纲蔷薇亚纲金虎尾目大花草科大花草属植物。大花草科植物含9属,大花草属只是其中一属。此前大花草科曾单列于蔷薇亚纲下,是不属于任何目的一科,现在之所以归入金虎尾目,是因为美国植物分类学家托德·巴克曼(Todd Barkman)研究发现,大花草科植物与金虎尾科植物有较近的亲缘关系。此外也有研究证明,现在列入大花草科下的植物有着不同的来源,专家对大花草科植物如何分类尚有不同主张。这就意味着,在将大花草科某一植物的研究结果推论到整个大花草科时要持审慎态度。
二、最古怪植物长最大花
大花草是种很古怪的植物,除了露在外面的巨大花朵外,看不见任何根茎叶。这是因为大好草是一种寄生植物,它寄生在热带的葡萄属蔓生植物体内。与菌类类似,它把自己菌丝般的组织完全嵌入宿主体内,从宿主身上吸收营养和水分。大花草从一颗种子开始,要在宿主身上长好几年,它在发育早期看起来只是一团混乱的纤维,只是到了生殖周期才显露出自己的面貌。它先从宿主的根部长出芽,接着发育出卷心菜般的蓓蕾,蓓蕾经过10个月时间发育长成饱满的花朵,最后花朵绽放,结出果实。
在这整个生命周期里,大花草唯一可观察到的植物特征就是它的花。大花草所开的花朵是世界上最大的,可能也是最臭的。它那血红色的花朵直径可达1.2米,重可达11公斤,而且会发出令人作呕的腐臭气味,它甚至能够散发热量,就像被杀死的动物一样,以此引来苍蝇等腐食性昆虫为它授粉,当地人形象地称其为“尸花”。 大花草从长出蓓蕾到花朵绽放需要近10个月时间,这么长的时间内大多数蓓蕾都会早落,因为雨多会导致蓓蕾腐烂,而雨少又会导致蓓蕾枯干。大花草由于仅见于苏门答腊和婆罗洲上的热带雨林里,数量极少,植物特征又不明显,因而很难发现,又由于花盛开后只能维持三四天,要发现盛开的大好草就更为困难了。
三、DNA测试揭开大花草身世之谜
大花草的这些古怪特征曾让科学家苦恼了200多年,由于缺乏大量用来对植物进行分类的器官,因而几乎无法确定大花草在植物系谱图上的准确位置,放在哪里好像都有些疑问。
针对这个问题,哈佛大学植物学家查尔斯·戴维斯领导的研究小组,仔细研究了大花草的DNA,并与其它植物作了比较。他们将重点放在大花草细胞内的线粒体DNA和细胞核上。
分析资料显示与大花草最近的表亲是大戟科植物, 包括猩猩木、爱尔兰伞膜、橡胶树、蓖麻、木薯等。戴维斯说:“大花草的祖先要追溯到1亿年前的白垩纪,那时开花植物刚刚在地球上出现。然后,大约在4600万年前,它从大戟科中分离出来。在这4600万年期间,大花草的花朵增大了79倍,而它大戟科的不少远亲们现在仍开着直径仅几个毫米的小花。”
戴维斯认为大花草的花变成目前这样大小可能并不需要4600万年的时间。他推测,大花草的花从4600万年前开始以快速的步伐演化成现在的形状,然后,又恢复了缓慢的进化速度。至于为什么会进化出如此巨大的花,戴维斯解释说,丛林地面各种植物对资源的竞争可能是大花草开出越来越大花朵的强烈刺激因素。因为植物如果能拥有巨大的花朵就意味着为无数昆虫提供了巨大的歇息广场,同时巨大的表面积也有助于将发出的恶臭传到森林更远处,而散发腐肉般的恶臭和热量则能够更有效地吸引昆虫为其传花授粉。戴维斯还表示,对大花草身世的厘定不仅解决了长期困扰科学家的一个问题,而且可以帮助我们人工培育出更大的花朵和果实。(xinpson译)
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