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为什么有些树可以活那么久

2022-12-09史军

科学大众 2022年21期
关键词:生物体蓝藻端粒

● 文/史军

大自然真的很神奇,有的生物体只能活几个小时,而有的生物体却能很长寿。

就拿植物来说,银杏树的寿命长达1 000 年以上,柏树的寿命也是这个量级,而美国的狐尾松的寿命可达6 000 年以上。

但是,大家不要忘了,这个世界上有的是比这些大树寿命更长的生物。比如说蓝藻,从35 亿年前到现在就一直是这个样子。有同学或许会有疑惑:35 亿前的蓝藻早就成化石了,怎么可能活到现在?

蓝藻其实是单细胞生物,它们一直以一分为二、二分为四的模式生长着。只要生长不停止,就可以认为这个蓝藻没有死。就好像说,我们自出生开始,身体里的细胞不知道换了多少茬了。不过,没关系,只要新复制出来的细胞足够多,那我们就还活着,我们的身体仍然能够正常地进行生理活动。

这样看,“如何才能活得久”这个问题就简单了。只要身体里的细胞不出错,生物体就可以一直生存下去。这样说来,生物体能长命百岁的道理也就很简单了,一是不出毛病,二是出了毛病可以很快修好。

生命的复制有时会出错

不过,虽然说起来容易,但是执行起来非常困难。因为DNA 的复制总会有出错的时候,复制DNA 的蛋白质能力也有下降的时候,再加上外界环境的影响,一旦进入衰老期,那整个机体就会崩溃掉。比如,对于人类来说,随着年龄的增长,患病的概率就会大大增加。一旦某部分器官丧失了功能,人体就终结了。

科学家认为,生物体的寿命与染色体上的端粒有关,端粒的长短决定了生物生存的时间。随着年龄的增长,端粒会越来越短。就好像一块倒计时牌,归零的时候,就是生命终结之时。

史军,中科院植物学博士、“玉米实验室”创始人、儿童科普图书策划人、中国植物学会科普工作委员会成员、中国科普作家协会会员、系列科普视频《植物有话说》《一点植物学》主创,同时担任《影响世界的中国植物》《水果传》《风味人间》等多个纪录片的科学顾问,著有《植物塑造的人类史》《中国食物·水果史话》《植物学家的锅略大于银河系》《花花草草和大树,我有问题想问你》。

树木长寿的奥秘

与人类相比,树木不太一样。

首先,大多数长寿树木的生长速度都极其缓慢,它们有的是时间,在生长过程中很少会出现大的失误。即便出现了失误,对它们来说也都不是事。植物被称为构件生物,这是什么意思呢?就是不同器官都有大量备份,比如叶子、枝条、根系,一部分坏了,还有另外一部分。但是,人就不行了。心脏坏了或大脑坏了,这都是大事。即便是一段肠子坏了,要想完全恢复也很困难。

但是,在树木的生活中,这些都是可以解决的。所以,很多古树即便半边已死,但另半边依然枝繁叶茂。

这就是树和人的差别。

短命植物拟南芥

当然,也有寿命极短的植物,比如实验室中常用的模式生物拟南芥就是这样的短命植物。

拟南芥是一种十字花科植物,与我们熟悉的白菜和油菜是一大家子,植株高度通常不会超过35 厘米,叶片最长只有5 厘米,口感和滋味也不好,并不能像荠菜那样成为明星野菜。从16 世纪被记载,一直到19 世纪被命名,拟南芥都是田地边的一介杂草而已。但是,拟南芥的生存绝技就是能在短时间内完成从发芽到开花的过程。

拟南芥的生长周期很短,从种子发芽到种子成熟只需要6 周时间,这就可以让科学家在尽可能短的时间里做更多的实验,验证自己的想法。虽然它们的果实不大(通常只有1 厘米长、1 毫米粗),但是一株拟南芥可以产生3 000 粒种子,最多甚至可以产生1 万粒种子。更关键的是,一个小花盆就可以让数十株拟南芥茁壮成长。所以,科学家特别喜欢使用拟南芥进行遗传学和植物生理学研究。

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