福島核電站附近出現詭異植物新種
現年32歲的Watanuki是福島縣的環境監測員,他在福島第一核電站附近一個相對平靜的鹽沼中監測放射性污染物含量時,偶然發現了一種古怪的早春植物:“在災難造成的一片破敗中,冒出水面的新生命非常顯眼,這讓我非常振奮。可我將它采集回去,卻沒有人能夠叫出它的名字。”
為此,Watanuki找到了植物學家Fukuzumi教授。教授看到寄來的標本后極為興奮,這份標本隨即被鑒定為一個全新的物種。消息剛剛放出,就轟動了學界,也轟動了媒體。
昨晚果殼自然控編輯們看到這個消息后,就再也睡不著覺了。所幸通過在日本的同學幫忙,我們緊急聯系了Fukuzumi實驗室的研究人員,在第一時間拿到了這個團隊待發表的論文。
其貌不揚的新物種
擬發表的這種植物被命名為 Parautricunaria watanukii sp。 nov。 Fuku。,這是為了紀念深入核事故疏散范圍內進行監測的發現者Watanuki。由于目前尚無合適的中文譯名,此后果殼網就暫用簡略的學名 P。 watanukii 來指代它。
根據Parautricunaria watanukii sp。 nov。 Fuku。的模式標本繪制的示意圖(Fukuzumi et al., unpublished data。[2] Figure 1):1,全株,我們可以看到水上部分的“片狀體”以及水下部分的復雜分枝,在分枝的末端生長著許多“囊狀體”;2:“囊狀體”的特寫。
P. watanukii并不是一種大型的植物,它甚至看上去也不像一種高等植物:水面以上只伸出寥寥數枝,水下是一團藻類或者苔蘚一樣。
“然而,仔細觀察,你會發現這種海藻一樣的小東西是多么驚人,”Fukuzumi教授在接受采訪時說,“我們認為,這極有可能是一種顯花植物,只是目前我們還沒有看到它的花。但根據經驗判斷,它很有可能與大葉藻科(Zosteraceae)[3]植物有些關系。然而,它絕不是已經發表過的任何一個物種。”
經Fukuzumi團隊研究,P. watanukii標本中能解剖出明顯的維管組織(植物中專門用來疏導水分和養料的特化組織)。水下的匍匐枝中具有葉綠體,伸展廣且分枝多,應當是負責光合作用的部分。但匍匐枝上具有一種疑似葉原基發育成的結構,Fukuzumi將其稱作“囊狀體”。這種囊狀體的作用尚不明確,可能是幫助植物體漂浮。
P.watanukii水下部分在解剖鏡下的形態,可以看到分枝中的維管束,以及囊狀體的著生方式(Fukuzumi et al., unpublished data. Figure 2).
而P. watanukii的水上部分則完全出人意料。它沒有一點綠色,并且只生長著數個橢圓形、半透明的結構,這些結構也許是從枝條或者葉芽發育而成的,它們暫時被稱作“片狀體”。這是在相關類群的物種里從未有過的。
標本臺紙上的片狀體照片(Fukuzumi et al., unpublished data. Figure 3).
新物種如何誕生?
讓果殼自然控編輯們疑惑的是,這么短的時間里,這個奇異的物種是怎么形成的?
目前,Fukuzumi等并沒有對這個標本進行分子系統學的研究,我們尚不明確它與其它已知物種的親緣關系,以及這個物種的進化歷程。但可以肯定的是,自然選擇讓這樣的變異植物幸存了下來。
“這讓我們不得不考慮到福島核電站周圍的輻射環境。在事故發生的早春,正是種子開始萌動,胚的各個部分準備發育的時候。”Fukuzumi在論文中討論到。
我們已經知道,高強度的輻射能量會讓葉綠體“褪色”、損傷,從而失去光合作用的功能。[4] P。 watanukii的水上部分也的確是沒有綠色的,但它的葉綠體似乎不那么脆弱。在那個其它植物都枯死或萌發失敗的鹽沼里,只有P。 watanukii能在水下,繼續頑強地利用著陽光的能量。
不過故事好像不只是忍耐輻射這么簡單。
鹽沼里的水,顯然也是被放射性物質污染過的,雖然污染物濃度不及切爾諾貝利核電站的冷卻池,但也足以影響植物正常的生長發育。P。 watanukii也許是經過了幾個適應性的突變,以某種方式,忍受了這種輻射。讓人驚訝的是,Fukuzumi的團隊在它的“囊狀體”里,發現了高于周圍水環境的131I和137Cs水平。也就是說,放射性污染物正在這些器官里富集。
真有這樣的進化故事?
更加讓人覺得不可思議的是P。 watanukii伸出水面的“片狀體”。目前只觀察到它布滿氣孔,由此可以推知,它類似葉片,是與呼吸、蒸騰相關的器官。可是它能進行光合作用嗎?
它不是綠色的,但它的細胞中也有質體的存在(葉綠體就屬于一種含有葉綠素的質體),不同的是,這種質體中,似乎擁有一種能捕獲更短波長的輻射能量的物質——這從通過它的γ射線能量有所減弱可以推出。只是目前還沒有相關生理學實驗,證實它與氣體交換的關系,因此我們不能肯定這種“γ質體”參與了光合自養。
但如果后續的研究證實了果殼網的推測,即這些“片狀體”依靠“γ質體”自養是真的,Watanuki的那句話就顯得意味深長多了:“我從未料想,這次災難的影響會以這樣的方式體現出來。”
Fukuzumi 等的論文在討論中說到,很多植物的形態在發育中是可變的,但高等植物在短時間內發生如此巨大的變異,還是鮮有所聞。尤其是,如果在P。 watanukii中,真的發生了“忍受輻射→富集污染→發生變異→利用輻射”這樣的事情,這將顛覆我們對進化的理解。
類似的事情并非沒有先例:切爾諾貝利核電站事故以后,機器人在核反應堆外壁上收集了一種真菌(Alternaria alternata)[5]。這種真菌富含黑色素,能夠忍受強輻射,并且能在γ射線的刺激下加速生長![6]另一些科學家用人工栽培的大豆做了實驗,發現生長在切爾諾貝利污染區的大豆也被選擇出了耐受輻射環境的類型。[7]不過主動利用核輻射的高等植物,這也許還真是頭一例。
面對極端的自然選擇壓力,既然不能反抗它,為什么不主動享受呢?來自福島的發現,讓我們明白不止菌物,高等植物們也是這么認為的,并且它們或許已經這樣做了。反觀當今世界,我們施加給環境的極端壓力,又豈是一點核輻射那么簡單?未來的生物圈會是什么樣?潘多拉魔盒,說不定早已悄悄打開。
編輯:vivian
相關閱讀
在核電站廢墟上種向日葵
日本福島核電站事故發生至今已經有兩個多月,大家關注的焦點也終于從核電站本身的救援和防護轉向了如何處理那些泄漏出的核輻射物質造成的“爛攤子”——那些被放射性物質污染的土地和水域將在很長的時間里都被劃成【詳細】