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世界上最大的树“潘多”,年龄竟然这么老

2024-11-10 10:35世界最大

编译 | 文乐乐

通过对数百个样本进行测序,研究人员证实,潘多的年龄在8万到1.6万年之间,验证了它是地球上最古老生物之一的说法。他们还追踪了在整棵树中传播的遗传变异模式,这为潘多如何适应和进化提供了线索。研究结果10月24日公布于预印本服务器bioRxiv。

来自全球最大和最古老植物之一 ——美国犹他州名为潘多的白杨树的DNA样本,帮助研究人员确定了它的年龄,并揭示了进化史线索。

“研究这样一种标志性生物真是太棒了。”论文作者之一、美国芝加哥大学的植物演化遗传学家Rozenn Pineau说,“我认为吸引人们关注世界自然奇观很重要。”

潘多的名字在拉丁语中意为“我传播”,它由大约4.7万根茎组成,占地42.6公顷,位于犹他州鱼湖国家森林公园。由于这种植物的繁殖方式,这些树木从技术上说是同一棵树,由一个单一、庞大的根系支撑。潘多是三倍体,这意味着其细胞染色体有三份拷贝,而不是两份。因此,潘多不能通过有性繁殖将DNA与其他树的DNA混合,只能自己创建克隆体。尽管这个过程产生了基因相同的后代,但随着细胞分裂,仍会积累基因突变。

生物学家对这些变异很感兴趣,因为它们提供了自第一株幼苗发芽以来植物如何变化的信息。一些研究已经探讨了无性繁殖的植物和真菌的突变传播情况,但很少涉及潘多这样的古老植物。

“人们对潘多基因的兴趣还不是很大,这让我有点震惊。”论文作者之一、美国佐治亚理工学院的演化生物学家William Ratcliff说。

研究人员收集了潘多的克隆体以及其他不相关的杨树根、树皮、叶和枝的样本。他们从样本中提取DNA,然后对一部分基因组进行测序和分析。

去除潘多及其邻近树木中发现的变异,以及仅在一个样本中发现的突变后,研究人员审查了4000个遗传变异,后者是潘多在漫长的克隆过程中产生的。

分析这些突变模式揭示了令人惊讶的结果。“你会以为,空间上接近的树木在基因上也会更接近。”Pineau说,“但我们的发现并不是这样。我们的确发现了空间信号,但比预期的要弱得多。”研究发现,空间上接近的树木确实比相隔较远的树木有更多相似突变,但只是略多。然而,在1~15米的小范围内,这种趋势更明显,彼此靠近的茎干有更多的共同突变。

通过将遗传数据输入一个绘制生物演化谱系的理论模型,研究人员估计了潘多的年龄——在8万到1.6万年之间。

研究小组还分析了潘多长寿的原因。Pineau说,三倍体可能带来“更大的细胞、更大的生物体、更好的适应性”。

瑞士洛桑大学的研究员Philippe Reymond说,这些发现暗示“树木有一种机制”保护基因组免受有害基因突变累积的影响,这对许多科学家来说“相当有趣”。他补充说,未来的研究可以在细胞水平上寻找这一确切机制。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1101/2024.10.19.619233

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