​全球仅剩1株的伍德苏铁该怎么交配？科学家为它娶了位“新娘”

全球仅剩1株的伍德苏铁该怎么交配？科学家为它娶了位“新娘”

对于人类来说，我们是在与他人的社交过程中学习和成长的。作为群居动物，我们应该很难想象如果地球上只剩下自己唯一一个人类，那会是什么样的场景和感受。即便是在我们的日常生活中，长期不与人交流都很容易出现心理上的问题。

Tips：进化，又叫演化evolution，在生物学中是指种群里的遗传性状在世代之间的变化。新性状又会因物种迁徙或是物种间的水平基因转移，而随着基因在种群中传递。

但是，地球上目前就有这样一种生物，面临着这样的孤独困境，那就是伍德苏铁。这是一种相当古老的生物，它曾经和恐龙一起生活过，但是目前，全球只剩下一株伍德苏铁。造成这种生物如此孤独的原因还不明确，因为当它被发现的时候，它很有可能就已经是最后一棵伍德苏铁了。

世界上最孤独的植物

从进化的角度来说，苏铁其实算得上是一种相当不幸的物种了。苏铁是一种裸子植物，曾经和恐龙一起统治过世界。根据人类发现的化石记录显示，它们至少出现在2.9亿年前的上古时期。当时，巨脉蜻蜓遍布天空，第一批恐龙还没有登上陆地，苏铁遍布整个地球，从遥远的北方一直到南极洲都占据着生态系统中的主导地位。这些苏铁不只是在某一个地区中生长，而是在世界的所有角落中繁衍生息。

Tips：伍德苏铁学名为Encephalartos woodii。这是世界上最稀有的植物之一，已被列入野外灭绝物种。

后来恐龙开始进化，变得能够以它们的叶子为食。再后来，事情就发生了变化，恐龙大灭绝的出现，整个世界都开始变得不同了。不知何故，这些苏铁在足以使恐龙灭绝的灾难中幸存了下来，并且经历了五个不同的冰河时代，开始与更大、更新的树木、针叶树、持叶树一起生活。后来出现了大量的结果和开花植物，苏铁的生存栖息地被压缩，最终转移到了现在的亚热带和热带地区。

随着被子植物的出现，它们成为这个星球的新王者，而苏铁则失去了它们在植物界的统治地位。因此，伍德苏铁现在正被那些推翻它们统治的被子植物所包围。但伍德苏铁的孤独感远不止于此，它已经在自己的本土栖息地南非野外灭绝了。造成这种情况的原因是人类出于药用目的而对其过度砍伐，如今，整个地球上只剩下一株伍德苏铁了。

Tips：被子植物是当今世界植物界中最进化、种类最多、分布最广、适应性最强的类群。现知全世界被子植物共有20多万种，占植物界总数的一半以上。

这一株最后幸存的伍德苏铁于1895年被一位名叫约翰·梅德利·伍德的科学家发现，因此被命名为伍德苏铁。当时，伍德正在南非祖鲁兰的恩戈亚森林中漫步，看到了位于森林边缘的一个陡坡，上面长着一棵树，看起来和其他树木不同。这棵树的树干粗壮，顶部长着的一排树叶很像棕榈叶。从远处看过去，它几乎和一棵棕榈树没有什么不同。

伍德在一个植物园中负责收集稀有生物，于是他取了这棵树的一些茎来进行扦插，并且将其中一个送到了伦敦的基尤皇家植物园。然后将剩下的那根小树干放在一个盒子里，留在了棕榈屋内。这根茎在人们的培育之下顺利长成了一株植物，在后来的时间里，更多的伍德苏铁都由这株植物培育而成，总数超过了100株，并且被送往世界各地。

Tips：伦敦基尤皇家植物园， 位于英国泰晤士河畔的邱镇，因此也称邱园。这里收集有世界最多种类的植物和植物标本，还有两个维多利亚时期玻璃温室技术的最佳样板。

但因为它们都是通过扦插的方式培养出来的，属于无性繁殖，所以每一个个体其实都是原始样本基因的精确克隆。如今，我们已经无法在野外找到伍德苏铁这样的野生个体了。

事实证明，这棵仍然存在于伦敦的植物可能是我们星球上最后一棵伍德苏铁，也是最后一棵在野外长大的伍德苏铁。这种植物属于雌雄异株，所以不能像雌雄同株的植物一样对自己进行授粉。正如植物学家所说的，伍德苏铁需要一个“伴侣”。

Tips：无性繁殖不涉及生殖细胞，不需要经过受精过程，直接由母体的一部分直接形成新个体的繁殖方式。

无论是这棵被保存在伦敦的伍德苏铁，还是那些现在在世界各地植物园中生长的、从它克隆而来的伍德苏铁，它们都是雄性。它们可以制造花粉，但不能制造种子，这需要雌性伍德苏铁才能做到。此后，研究人员在恩戈亚森林和非洲的其他森林中展开了仔细的搜寻，希望能够找到可以与伦敦那株伍德苏铁配对的同类。

可惜的是，他们还没有发现另一株雌性伍德苏铁，一直到现在，科学家们都还在寻找。如果找不到雌性伍德苏铁，那这株雄性伍德苏铁永远都只能被克隆，而不能进行有性繁殖，更不能实现物种的多样性基因延续。

Tips：克隆羊多利是世界上第一只用已经分化的成熟的体细胞（乳腺细胞）克隆出的羊。目前，世界第一批无性繁殖的转基因羊也在英国诞生。

如今，这株伍德苏铁已经活了一百多年了，人们依然没有在地球上找到除它之外的任何伍德苏铁。生物学家曾经评价它是世界上最孤独的生物，如果一直都无法找到它的同类，那么它会越来越老，并且没有后代，没有人知道它能够活多久。

伍德苏铁和恐龙的关系

长期以来，苏铁授粉都被认为是偶然事件，个体之间的授粉仅仅受到风的影响。而在热带森林里几乎没有风，人类进行的花粉研究表明，这里的空气中几乎没有苏铁花粉。最近的调查表明，甲虫类动物，尤其是象鼻虫和小蜜蜂可能会对苏铁花粉的转移做出更重要的贡献。

Tips：授粉是一种植物结成果实必经的过程。花朵中通常都有一些黄色的粉，这叫做花粉。这些花粉需要被传给同类植物某些花朵。花粉从花药到柱头的移动过程叫做授粉。

苏铁和光合细菌之间还存在着一种特殊的关联。在苏铁的体内，蓝藻被特殊修饰的根包裹着，这些根看起来很像珊瑚，因此被称为珊瑚状根。这些根和大多数植物不一样，它们是从土壤中向上生长的，因此能够让蓝藻暴露在它们进行光合作用需要的阳光之下。作为提供这种稳定栖息地的回报，苏铁会从光合细菌中获取养分。

当科学家们研究苏铁的演变过程时发现，它们在远古时期的繁殖和生长很有可能与恐龙有关。当伍德苏铁准备繁殖时，它会长出一个彩色的锥体，里面富含花粉或者种子。苏铁的种子相当大，通常颜色鲜艳，最常见的颜色是红色、紫色和黄色。

Tips：珊瑚属腔肠动物门Coelenterata)，珊瑚虫纲 Anthozoa，是腔肠动物门中最大的一个纲，有7000多种，均为海产。

苏铁会通过辐射热量或是散发诱人的气味来吸引那些鸟类和各种能够传播种子的动物。一旦受精，这个富含种子的锥体就会被饥饿的种子携带者吃掉，这些携带者不仅包括鸟类和昆虫，还包括恐龙、翼龙、蝙蝠等等。

科学家们在研究恐龙化石的时候，就曾经在恐龙体内发现过苏铁的种子。苏铁种子的外部覆盖着一层非常厚的壳，这使它能够在恐龙的消化道中长时间停留，不会让种子内部被恐龙体内的消化液破坏。等到恐龙将其他物质消化完毕，种子就会随着恐龙的排泄物被播种在土地里，随后在这里长成新的个体。

Tips：当恐龙死去并很快地被沉积物或水下泥沙所覆盖时，石化过程就开始了。这些沉积物中含有细小的颗粒，会在尸体表面形成一层松软的覆盖物。

苏铁本身是具有毒性的，但是这种毒性对恐龙而言并不会造成威胁，而是用来防备其他哺乳动物的。因为有的生物可以撬开苏铁种子的外壳，把内部的胚芽作为食物吃掉。为了生存下去，苏铁就将这种携带毒性的基因一直保留了下来，因此，苏铁的果实对我们人类来说也是有毒的，不能食用。

Tips：毒蘑菇又称毒蕈，是指大型真菌的子实体食用后对人或畜禽产生中毒反应的物种。世界上已知具较明显毒性的毒蘑菇种类多达400多种。

因为苏铁在当时非常依赖恐龙进行繁衍，所以当恐龙在大灭绝中消失之后，就没有生物能够帮助苏铁传播种子了，而新出现的被子植物又在不断压缩苏铁的生存空间，苏铁这个种群就这样一天天衰落下去。不过，被子植物的出现对人类来说其实是个好消息，因为大多数被子植物都能够作为我们的食物。

科学家是如何帮助伍德苏铁繁衍的

为了让伍德苏铁能够保留基因的多样性继续繁衍下去，科学家们采取了一系列措施。除了像以前那采取扦插等无性繁殖的方式培养新的个体之外，他们还打算让伍德苏铁和其他种类的苏铁进行杂交，比如内塔尔苏铁，因为它们之间还没有形成完全的生殖隔离，所以是能够繁衍出具有繁殖能力的后代的。

Tips：生殖隔离指由于各种原因，亲缘关系接近的类群之间在自然条件下不交配，或能交配也不能产生后代或不能产生可育性后代的隔离机制，若隔离发生在受精以前，就称为受精前的生殖隔离。

在杂交之后，再让后代和这株伍德苏铁进行交配，这种交配方式被称为回交。根据科学家们的推测，在经过4到5轮回交之后，得到的个体基因就能够达到和伍德苏铁无限接近、只掺杂一点点内塔尔苏铁基因的程度。在这之后，用这种个体进行有性繁殖，就能够使伍德苏铁的基因得到延续。不过，伍德苏铁的成长期和繁殖周期都十分漫长，所以这项研究目前还没有得出结果。

回交其实不止能够保存濒危物种的基因，还可以帮助人类培育出新的生物品种，加拿大无毛猫就是一个很好的例子。当时，猫的主人发现自己家的猫生下的幼崽毛发都比较少，所以选择了其中毛发最为稀疏的一只进行回交，最后就诞生了这种完全不会长毛的猫。

Tips：加拿大无毛猫Canadian Hairless，也叫斯芬克斯猫，是加拿大安大略省多伦多市养猫爱好者在1966年从一窝几乎是无毛的猫仔中，经过近交选育，特意为对猫毛过敏的爱猫者培育成的。

对那些猫毛过敏的爱猫人士来说，这的确是一个好消息。而且，解决了我国乃至整个世界粮食问题的“杂交水稻之父”袁隆平，就曾经在研究过程中使用到了回交的方式来筛选更加优良的水稻品种。

不过，回交这种交配方式同样也存在明显的缺点，因为它本质上其实属于近亲繁殖，所以会导致致癌基因显性的概率更大。放在我们人类社会中来讲，我们都知道，近亲结婚是不被我国法律允许的，因为很有可能会生出患有遗传疾病的后代。在欧洲王室中出现的“皇室血友病”就是一个近亲通婚致病的典型例子。

Tips：袁隆平致力于杂交水稻技术的研究、应用与推广，发明“三系法”籼型杂交水稻，成功研究出“两系法”杂交水稻，创建了超级杂交稻技术体系 。

不过，这种影响对植物来说并不大。早在18世纪，遗传学之父孟德尔就已经使用豌豆进行过回交实验了。而且植物中存在雌雄同株的情况，它们本身就会进行自交，所以回交自然也不会影响到它们的生存。

而科学家们的第二种方法比起回交要更科幻一点，那就是使用化学激素诱导现有雄性幼苗的性别发生变化。虽然决定苏铁个体性别的确切因素尚不完全清楚，但研究表明，苏铁基因组中没有发现可识别的性染色体，而且在野外可以诱导苏铁性别发生变化，表明决定苏铁性别的可能是不同的甲基化模式。出于这个原因，曾经有科学家建议用甲基化或去甲基化化合物处理苏铁，以尝试创造一个新的雌性。

Tips：染色体chromosome，是细胞在有丝分裂或减数分裂时DNA存在的特定形式。细胞核内，DNA 紧密卷绕在称为组蛋白的蛋白质周围并被包装成一个线状结构。

尽管这种方法仍然存在几个未解决的问题，比如我们甚至不知道要寻找哪种甲基化模式，而且我们不确定经过激素处理的植物是否还具有繁殖能力。但同时也具有一些好处，比如用化学激素处理植物可以诱导基因组的其他部分发生突变，这可能有利于增加物种的多样性。

如果可以通过这种方式创造出雌性伍德苏铁，然后通过有性繁殖产生新的后代，那么当遗传物质在两个亲本基因组之间重新排列时，由于胚胎中的减数分裂重组，基因的多样性将进一步增加。

Tips：遗传是指亲代表达相应性状的基因通过无性繁殖或有性繁殖传递给后代，从而使后代获得其父母遗传信息的现象。

此外，与雄性苏铁不同，雌性苏铁是能够将叶绿体和线粒体传递给下一代的。

小结

目前看来，这株世界上最孤独的植物仍然没有找到自己的“真命天女”，但科学家仍然在为了伍德苏铁的物种延续而努力着。尽管早在2002年，科学家们就提出了用激素改变伍德苏铁性别的概念，但是一直到现在，这个项目都没有任何推进。而回交“提纯”基因的研究结果还遥遥无期，我们在为伍德苏铁感慨的同时，也要注意对其他物种的保护，不要让越来越多的物种变得和伍德苏铁一样孤独。