秋天到了，這幾天走在路上，你有沒有隱隱聞到一股不太好聞的……臭味？

沒錯，這正是落在地上的銀杏果腐爛后散發(fā)出來的味道。

掉落在地上被人踩過的銀杏果實（圖片來源：veer圖庫）

不過，若暫且拋開果實腐爛時那股惱人的氣味，銀杏就是秋冬里極美的景致。

在西安的終南山古觀音禪寺內，有一棵“千年銀杏樹”，據(jù)傳為唐代李世民親手栽種（圖片來源：新華網(wǎng)）

除此之外，銀杏還是我們所熟知的“活化石”：它已經(jīng)在地球上存在了數(shù)億年。什么原因使得銀杏樹能夠壽命這么長？又是什么原因是的銀杏這一物種能夠稱為“活化石”？讓我們從銀杏的歷史中去尋找這些問題的答案。

出道即巔峰的裸子植物

“我已經(jīng)很老了，老到記不得很多事情?！闭f起地球上現(xiàn)存最古老的大型植物，很可能就是銀杏了。

傳統(tǒng)意義上，生物分類學里上一共有七個分類單元，從大到小依次是界-門-綱-目-科-屬-種。世界上有數(shù)以百萬計的物種，通常來說每個物種都或多或少地有一些親緣關系比較接近的物種在同一單元。

但銀杏絕對是個異類。銀杏門下只有1綱——銀杏綱；該綱之下只有1目——銀杏目；銀杏目下也只有1科1屬1種——銀杏（Ginkgo biloba L.）。

也就是說，現(xiàn)代的銀杏沒有任何現(xiàn)存于世的親屬物種，因為它所有的親屬都在兩億七千萬年以來的無數(shù)場浩劫里，消失在地球舞臺上了。

距今約三億年前的二疊紀世界 ，大氣二氧化碳含量比前工業(yè)時代高3倍，平均溫度也因此比現(xiàn)在的地球高一些。大陸漂移使得地球上的大陸聚合在了一起，導致陸地內部變得更加干旱。因此，生殖過程離不開水的蕨類植物逐漸失去了優(yōu)越性，取而代之的是更加耐旱的新貴——裸子植物。所以，銀杏的祖上是“闊”過的。化石證據(jù)表明，銀杏的足跡曾經(jīng)遍布全球，是真正的地球之子。人們也從化石里找到了當年它很多的親緣物種，證明當時的銀杏家族是優(yōu)勢物種。

可惜盛極必衰的規(guī)律在地球上一次次上演。

侏羅紀銀杏化石（圖片來源：Wikipedia）

命途多舛的求生史

2.5億年前，地球生物圈開始經(jīng)歷一場名為“二疊紀-三疊紀大滅絕”的歷史事件。雖然這場大滅絕的起因仍然眾說紛紜，但其結果的慘烈是有目共睹的：化石記錄表明，絕大多數(shù)海洋生物在這場浩劫中消失（包括可愛的三葉蟲），陸生動物也被摧毀將近一半，地面上的植物也紛紛死亡，人們甚至發(fā)現(xiàn)這一地質時期根本沒有形成煤層。

距今1.4億年前，自然的新寵——被子植物突然出現(xiàn)，開始吞噬裸子植物的生存空間。它們更復雜、更多變、更能融入與自然的相互作用中，而且發(fā)明了“一年生”這種近似耍賴的生活史，只在溫暖的夏季開花結果，然后以種子的方式度過寒冷的冬天。在這場無聲的植物戰(zhàn)爭中，裸子植物全面潰敗，銀杏門下的所有物種除了銀杏之外全部消失。

裸子植物四大類群，從左上順時針分別為：銀杏、松樹、蘇鐵和買麻藤。（圖片來源：Wikipedia）

距今6600萬年前的白堊紀-古近紀滅絕事件不但使恐龍團滅，更是差點蕩平陸地上的高大樹木，而不幸的是，裸子植物基本都是高大的樹木。

在這一連串的打擊下，裸子植物只剩下四個大類得以存在至今，分別是本文的主角銀杏、渾身是刺的松柏、傲嬌不開花的蘇鐵和偷偷模仿被子植物的買麻藤?！咀?】

如果你熟悉這些植物，你肯定可以立即說出這四類植物的共同特點：活得長。

松柏長青就不說了，人們常用“鐵樹開花”形容千年一遇也不說了；買麻藤中最具典型的長壽物種當數(shù)撒哈拉沙漠里的百歲蘭，這種樹一生只長兩片葉子，平均壽命在一千年以上。而世界上最長壽的銀杏據(jù)信是山東莒縣的一棵，已有三千多年的歷史，相傳是周公所植。散布在中國大地上的壽命數(shù)百上千年的銀杏樹比比皆是。

松柏類植物演化出了獨特的抗寒特性，而將寒溫帶變成了自己的主場；蘇鐵類干脆躲在亞熱帶的溫暖氣候里不出來；買麻藤類則是向被子植物偷學了一些特性，有點叛變的意味。可是銀杏是如何在自己的近親全部滅絕的情況下還能活到現(xiàn)在，人們一直不太明白。

信息豐富的銀杏基因組

銀杏的唯一原產(chǎn)地是中國，因此揭開這一秘密的重任自然就落在我國科學家的肩上。2016年，我國科學家解碼了銀杏的基因組，給我們帶來了很多線索。

首先，銀杏有著一個較大的基因組，里面含有的信息非常豐富?？茖W家發(fā)現(xiàn)，銀杏的基因組經(jīng)過了兩次加倍事件；其中的一次在很多植物之中都有發(fā)現(xiàn)，但后面的一次卻是銀杏獨有的。想要演化出新的、能夠抗逆的基因，必須有基因作為進化的材料；而這些加倍事件為銀杏提供了豐富的進化原材料。有人會問，直接在原來的基因上進行進化不也是可以的嗎？是可以沒錯，但是我們知道，基因的改變往往是災難性的，也就是說變壞的可能性要遠高于變好的可能性。如果能將自身的基因加倍，那么就算其中一部分變壞，也會有相應的副本發(fā)揮正常功能，相當于免除了變壞之后的懲罰。因此，銀杏通過全基因組加倍事件獲得了足夠的進化材料。

正因為如此，銀杏演化出了大量的有用基因?？茖W家從銀杏基因組中找到了四萬八千多個基因。相比之下，人類的基因只有兩萬個左右?；蚨?，可以應對的變化就會增加。而且每個基因都是潛力股，都有可能演變?yōu)樾碌幕颍瑸殂y杏的進化帶來變數(shù)。

此外，在銀杏基因組中發(fā)現(xiàn)了大量的LTR-RT。LTR-RT的全名是長末端重復反轉錄轉座子（好了不要吐槽這個名字了），它們是基因組里的小精靈，可以通過復制自身的方法在基因組里到處亂竄而且越變越多。很多物種的基因組里都有它們的身影，但是在銀杏的基因組里，它們的數(shù)量非常驚人。它們并不會破壞基因組，反而會通過自身的隨機移動而給基因組帶來變數(shù)。只要有變數(shù)，物種就有可能變成任何樣子，從而增加自己活下去的可能性。

此外，銀杏基因組中有非常多關于疾病和害蟲的抗性基因。這些基因大多數(shù)都是重復的，從而使得銀杏具有防御各種病蟲害的能力。

這樣看來，憑借著基因的靈活多變，銀杏躲過了各種滅絕事件，也挺過了數(shù)次冰川期。不但如此，銀杏還創(chuàng)造了另一項世界紀錄：在1945年廣島原子彈爆炸中，爆炸中心數(shù)公里內的生物大部分遭到毀滅，可是其中的6株銀杏卻奇跡般地存活下來，并且現(xiàn)在仍然枝繁葉茂。【注2】

距離廣島核爆中心1130米的法專寺銀杏樹（圖片來源：flickr）

寫到這里，筆者不禁感嘆適者生命的偉大。一種數(shù)億年前誕生的植物，在自然界的千錘百煉之下，生命力竟然是如此頑強，而這頑強的生命力，源自銀杏基因組的高度重復和多變性——這是使其存活至今的重要原因。

但卻不是最后的原因。

幸運的相遇

大約在500萬年前，銀杏在北美洲滅絕。大約在260萬年前，銀杏在歐洲滅絕。從260萬年前開始，地球陸續(xù)經(jīng)歷了多次冰河時期，銀杏的棲息地被逐漸壓縮。后來，銀杏僅能生存在中國南方一些氣候比較溫暖濕潤的山林里。雖然活了數(shù)億年，但是留給銀杏的時間已經(jīng)不多了。

直到它們遇上了人類。

銀杏高大挺拔、樹形優(yōu)美，葉子形態(tài)獨特，果實也是一種食物（雖然踩到了也是真的不好聞）。而且銀杏樹抗病能力強，不需要苛刻的種植條件，所以順理成章成為了人類的栽培作物。

秋日美麗的銀杏葉（圖片來源：veer圖庫）

被人類馴化之后，銀杏才真正地躲過了滅絕的命運。我們的先民將它栽種到全國各地，又在近代被重新引入到歐美乃至全世界。雖然科學家們認為野生的銀杏種群很可能存在，但是目前為止人們找到的銀杏基本全是人工栽培的結果。

因此，如果不是命中注定和人類相遇，那么銀杏是不是早已滅絕了呢？雖然沒有定論，但是按照現(xiàn)有科學證據(jù)來看，非?？赡堋！咀?】

這便是自然界適者生存的另一面——幸者生存的魔力。幸者生存論的主要觀點是：隨機事件在生物進化過程中是很常見的，而且在很多物種的進化過程中起重要作用。例如在銀杏的例子中，如果它不是在快要滅絕的時候被人類種植，那么肯定會滅絕了。

另一個例子就是我們的國寶大熊貓：大熊貓體色對比明顯（沒有保護色），對食物的利用率低（吃肉的腸胃卻要消化竹子），體型不方便移動（發(fā)現(xiàn)異性的概率低），確實不適應環(huán)境。要不是它們的天然棲息地溫度適宜、食物豐富、缺乏天敵，可能早已被自然淘汰了。但它們真的交上了好運，被人類發(fā)現(xiàn)并且最終保護了起來。幸上加幸的是，熊貓還碰巧是一種可愛的動物，因此成了我國的文明名片，全世界的人們都喜歡上了這種萌物?！咀?】

適者生存和幸者生存到底誰的作用更大呢？到底是“天才就是99%的努力和1%的幸運”的適者生存占主導地位，還是“玄不救非，氪不改命”的幸者生存掌控大局？這個問題科學家們仍然爭論不休。畢竟相對于整個自然歷史來說，人類的存在時間還太短，不足以觀察到足夠多的進化事件。但無論結果為何，我們都應該感謝自然界為我們留下了銀杏和大熊貓這兩件美麗的國寶。

注釋：

注1：在不同分類系統(tǒng)下，裸子植物的分類未能統(tǒng)一。按照最新版本的APG IV分類法，裸子植物門取消，其下以前與松柏綱并列的紅豆杉綱被降為紅豆杉目并移入松柏綱下。但在我國植物學傳統(tǒng)上，仍傾向于認為現(xiàn)存裸子植物分為5綱：松柏綱、銀杏綱、買麻藤綱、蘇鐵綱和紅豆杉綱。

注2：有上百株其它植物也在廣島核爆之后幸存了下來。

注3：事實上直到現(xiàn)在，國際自然保護聯(lián)盟仍然將銀杏列為瀕危物種。

注4：有化石和人類遺址證據(jù)表明，我國的早期人類曾經(jīng)大量獵殺大熊貓，其皮毛和肉都對人類有很大價值。這可能是大熊貓數(shù)量急劇減少的主要原因。

參考文獻:

[1] Shen, L; Chen, X-Y; Zhang, X; Li, Y-Y; Fu, C-X; Qiu, Y-X (2004). "Genetic variation of Ginkgo biloba L. (Ginkgoaceae) based on cpDNA PCR-RFLPs: inference of glacial refugia". Heredity. 94 (4): 396–401. doi:10.1038/sj.hdy.6800616. PMID 15536482.

[2] Tang, CQ; al, et (2012). "Evidence for the persistence of wild Ginkgo biloba (Ginkgoaceae) populations in the Dalou Mountains, southwestern China". American Journal of Botany. 99 (8): 1408–1414. doi:10.3732/ajb.1200168. PMID 22847538.

[3] Hohmann, N., Wolf, E.M., Rigault, P. et al. Ginkgo biloba’s footprint of dynamic Pleistocene history dates back only 390,000 years ago. BMC Genomics 19, 299 (2018) doi:10.1186/s12864-018-4673-2

[4] Guan, R., Zhao, Y., Zhang, H. et al. Draft genome of the living fossil Ginkgo biloba. GigaSci 5, 49 (2016) doi:10.1186/s13742-016-0154-1

來源：科學大院

編輯：Wonder

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