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日本研究揭示从未开花植物的起源与命运

花匠小妙招
2025-06-22 00:14

研究表明，完全依赖自花授粉的植物源自于多样性极低的种群。神户大学的研究不仅为可能的进化策略增添了新视角，也支持了达尔文关于这一策略可能导致灭绝的怀疑。

查尔斯·达尔文曾表示：“几乎可以毫不夸张地说，自然以最明确的方式告诉我们，她厌恶持续的自我授粉。”然而，神户大学的植物学家苏越久（SUETSUGU Kenji）发现日本的一些岛屿上，有些兰花在不开放花朵的情况下进行繁殖。他表示：“我一直对达尔文关于完全依赖自花授粉植物的怀疑感到着迷。当我发现这些不开花的兰花时，我觉得这是重新审视这个问题的绝佳机会。这种明显违背进化常识的现象让我思考，究竟在什么样的环境和遗传条件下，纯粹自花授粉的生活方式才能出现并持续下去。”

在北琉球群岛的黑岛、竹岛和屋久岛，存在唯一已知的仅依靠自花授粉繁殖的野生植物种群。苏越久解释道：“我们的团队与当地植物爱好者合作超过十年，监测了多个岛屿上超过一百株植物，因此可以肯定这些兰花在其自然栖息地中从未开放花朵。”他和他的团队决定对这些种群进行遗传分析，能够检测到即使是近亲之间的微小差异，从而追踪基因流动和亲缘关系。

神户大学领导的团队在《皇家学会会报B》上报告称，各物种之间极端的遗传一致性证明它们确实是完全自花授粉的。此外，他们还发现这两个物种分别源自于在该地理区域内遗传变异极低的虫媒授粉物种。变异程度之低，甚至使得尽管花粉可能从一株植物传播到另一株植物，其基因几乎与自花授粉相同。

苏越久还观察到，岛上的异花授粉亲缘物种依赖于飞行能力有限的果蝇。因此，这些动物如果授粉植物，往往仅授粉同一植物的花朵或邻近植物的花朵，进一步降低了昆虫授粉的益处。苏越久解释道：“达尔文的观点源于这样的想法：一个完全自花授粉的谱系将积累有害突变，最终面临进化的死胡同。然而我们的发现表明，对于那些开放花朵的亲缘物种，异花授粉的真正遗传收益可能微乎其微，这使得更能成功结果的自花授粉兰花在进化上占据了优势。”

事实证明，达尔文的怀疑并非毫无根据。神户大学研究的另一个结果是，即使是保守估计，这些自花授粉物种的历史也不过2000年。考虑到野外没有其他已知的完全自花授粉植物，这类物种可能是短暂的。苏越久表示：“这些兰花确实从未进行异花授粉，这引发了关于它们长期生存能力的有趣问题，尤其是在栖息地破碎化和气候变化等压力下。”尽管如此，他对团队的研究成果感到自豪，表示：“每一个新的数据点、每一个新描述的物种，都让我更接近于理解进化可能性的全谱。”

这项研究得到了日本学术振兴会（JP15K18470, JP17H05016和JP18K06408）、日本科学技术机构（JPMJPR21D6）、日本环境省（4-2001）和亚历山大·冯·洪堡基金会的资助，并与东北大学、大阪市立大学、福岛大学及国立遗传学研究所的研究人员合作进行。