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為什么有些樹可以活那么久

2022-12-09 08:59史軍
科學大眾 2022年21期
關鍵詞:生物體藍藻端粒

● 文/史軍

大自然真的很神奇,有的生物體只能活幾個小時,而有的生物體卻能很長壽。

就拿植物來說,銀杏樹的壽命長達1 000 年以上,柏樹的壽命也是這個量級,而美國的狐尾松的壽命可達6 000 年以上。

但是,大家不要忘了,這個世界上有的是比這些大樹壽命更長的生物。比如說藍藻,從35 億年前到現在就一直是這個樣子。有同學或許會有疑惑:35 億前的藍藻早就成化石了,怎么可能活到現在?

藍藻其實是單細胞生物,它們一直以一分為二、二分為四的模式生長著。只要生長不停止,就可以認為這個藍藻沒有死。就好像說,我們自出生開始,身體里的細胞不知道換了多少茬了。不過,沒關系,只要新復制出來的細胞足夠多,那我們就還活著,我們的身體仍然能夠正常地進行生理活動。

這樣看,“如何才能活得久”這個問題就簡單了。只要身體里的細胞不出錯,生物體就可以一直生存下去。這樣說來,生物體能長命百歲的道理也就很簡單了,一是不出毛病,二是出了毛病可以很快修好。

生命的復制有時會出錯

不過,雖然說起來容易,但是執行起來非常困難。因為DNA 的復制總會有出錯的時候,復制DNA 的蛋白質能力也有下降的時候,再加上外界環境的影響,一旦進入衰老期,那整個機體就會崩潰掉。比如,對于人類來說,隨著年齡的增長,患病的概率就會大大增加。一旦某部分器官喪失了功能,人體就終結了。

科學家認為,生物體的壽命與染色體上的端粒有關,端粒的長短決定了生物生存的時間。隨著年齡的增長,端粒會越來越短。就好像一塊倒計時牌,歸零的時候,就是生命終結之時。

史軍,中科院植物學博士、“玉米實驗室”創始人、兒童科普圖書策劃人、中國植物學會科普工作委員會成員、中國科普作家協會會員、系列科普視頻《植物有話說》《一點植物學》主創,同時擔任《影響世界的中國植物》《水果傳》《風味人間》等多個紀錄片的科學顧問,著有《植物塑造的人類史》《中國食物·水果史話》《植物學家的鍋略大于銀河系》《花花草草和大樹,我有問題想問你》。

樹木長壽的奧秘

與人類相比,樹木不太一樣。

首先,大多數長壽樹木的生長速度都極其緩慢,它們有的是時間,在生長過程中很少會出現大的失誤。即便出現了失誤,對它們來說也都不是事。植物被稱為構件生物,這是什么意思呢?就是不同器官都有大量備份,比如葉子、枝條、根系,一部分壞了,還有另外一部分。但是,人就不行了。心臟壞了或大腦壞了,這都是大事。即便是一段腸子壞了,要想完全恢復也很困難。

但是,在樹木的生活中,這些都是可以解決的。所以,很多古樹即便半邊已死,但另半邊依然枝繁葉茂。

這就是樹和人的差別。

短命植物擬南芥

當然,也有壽命極短的植物,比如實驗室中常用的模式生物擬南芥就是這樣的短命植物。

擬南芥是一種十字花科植物,與我們熟悉的白菜和油菜是一大家子,植株高度通常不會超過35 厘米,葉片最長只有5 厘米,口感和滋味也不好,并不能像薺菜那樣成為明星野菜。從16 世紀被記載,一直到19 世紀被命名,擬南芥都是田地邊的一介雜草而已。但是,擬南芥的生存絕技就是能在短時間內完成從發芽到開花的過程。

擬南芥的生長周期很短,從種子發芽到種子成熟只需要6 周時間,這就可以讓科學家在盡可能短的時間里做更多的實驗,驗證自己的想法。雖然它們的果實不大(通常只有1 厘米長、1 毫米粗),但是一株擬南芥可以產生3 000 粒種子,最多甚至可以產生1 萬粒種子。更關鍵的是,一個小花盆就可以讓數十株擬南芥茁壯成長。所以,科學家特別喜歡使用擬南芥進行遺傳學和植物生理學研究。

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