稀有苔蘚物種 Takakia經(jīng)過數(shù)百萬(wàn)年的進(jìn)化，在高海拔環(huán)境中茁壯成長(zhǎng)。由弗萊堡大學(xué)的 Ralf Reski 教授和中國(guó)首都師范大學(xué)的 Yikun He 教授領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)合作研究最近準(zhǔn)確地揭示了它是如何發(fā)展出抵御霜凍和危及生命的高紫外線輻射的能力的。
該研究發(fā)表在著名的《細(xì)胞》雜志上，概述了使苔蘚抵御極端環(huán)境因素的遺傳特征。研究人員還報(bào)告了氣候變化在短短幾年內(nèi)如何顯著影響了這種高度專業(yè)化物種的自然棲息地。
Takakia屬 僅包含兩個(gè)物種。它們僅存在于青藏高原，這里是“世界屋脊”，也是生物多樣性的熱點(diǎn)地區(qū)。該研究的兩位第一作者之一李學(xué)東教授于 2005 年在海拔 4 千米以上發(fā)現(xiàn)了Takakia lepidozioides種群。 此后，該團(tuán)隊(duì)開始 在山區(qū)和野外對(duì)Takakia進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)室工作了十多年。
例如，該研究的另一位第一作者胡若陽(yáng)博士在研究期間就曾到過現(xiàn)場(chǎng)二十多次。“在這個(gè)海拔高度工作很困難。高原反應(yīng)是一個(gè)問題，有時(shí)我們的儀器會(huì)出現(xiàn)故障”，李解釋道。“不過，我還是喜歡在這樣的環(huán)境中工作。在那里你真正了解保護(hù)環(huán)境的重要性。”胡說。
在青藏高原， 塔卡基亞 一年中有八個(gè)月被雪埋沒，否則就會(huì)暴露在高強(qiáng)度的紫外線輻射下。為了在那里生存，生物需要特殊的適應(yīng)。對(duì)于 Takakia來(lái)說，這些苔蘚在過去 6500 萬(wàn)年里不斷進(jìn)化：從那時(shí)起，地球的這個(gè)區(qū)域才因大陸漂移而抬升，使苔蘚的棲息地變得越來(lái)越極端。
“這些地質(zhì)時(shí)間記錄幫助我們追蹤 Takakia基因組對(duì)高海拔生活的逐漸適應(yīng)，”在弗萊堡大學(xué)及其 CIBSS 卓越集群進(jìn)行研究的 Reski 解釋道。在當(dāng)前的研究中，他的團(tuán)隊(duì)研究了哪些生物信號(hào)通路可以保護(hù)苔蘚細(xì)胞免受冷凍和誘變紫外線輻射等影響。
Takakia 是現(xiàn)存最古老的陸地植物
這種只有幾毫米大小的苔蘚引起了研究人員的特別興趣，因?yàn)樗南到y(tǒng)隸屬關(guān)系長(zhǎng)期以來(lái)一直不清楚，因?yàn)樗Y(jié)合了綠藻、地錢和苔蘚的特征。“我們現(xiàn)在已經(jīng)能夠證明Takakia 是一種苔蘚，在 3.9 億年前，即第一批陸地植物出現(xiàn)后不久，就與其他苔蘚分開了。我們驚訝地發(fā)現(xiàn) Takakia在正向選擇下?lián)碛幸阎獢?shù)量最多的快速進(jìn)化基因”，He 說。
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