秋天的树叶随风凋落,演奏一出美丽和落寞的交响曲。去年的秋天,笔者写过一篇关于“植物为何落叶”的科普文,不知读者朋友们是否记得。最近,网上出现了一组名为“银杏爆炸”的照片,主角是西安市长安区罗汉洞村终南山古观音禅寺内的千年银杏树。这棵银杏树据传为李世民亲手栽种,有一千四百多年历史。银杏不仅生命力顽强,还是我们所熟知的“活化石”:它已经在地球上存在了数亿年。什么原因使得银杏树能够寿命这么长?
又是什么原因是的银杏这一物种能够称为“活化石”?让我们从银杏的历史中去寻找这些问题的答案。
传统意义上,生物分类学里上一共有七个分类单元,从大到小依次是界-门-纲-目-科-属-种。世界上有数以百万计的物种,通常来说每个物种都或多或少地有一些亲缘关系比较接近的物种在同一单元。但银杏绝对是个异类。
银杏门下只有1纲——银杏纲;该纲之下只有1目——银杏目;银杏目下也只有1科1属1种——银杏(Gingko biloba L.)。也就是说,现代的银杏没有任何现存于世的亲属物种。因为它所有的亲属都在两亿七千万年以来的无数场浩劫里,消失在地球舞台上了。
距今约三亿年前的二叠纪世界,大气二氧化碳含量比前工业时代高3倍,平均温度也因此比现在的地球高一些。
大陆漂移使得地球上的大陆聚合在了一起,导致陆地内部变得更加干旱。因此,生殖过程离不开水的蕨类植物逐渐失去了优越性,取而代之的是更加耐旱的新贵——裸子植物。所以,银杏的祖上是“阔”过的。化石证据表明,银杏的足迹曾经遍布全球,是真正的地球之子。人们也从化石里找到了当年它很多的亲缘物种,证明当时的银杏家族是优势物种。
2.7亿年前,地球生物圈开始经历一场名为“二叠纪-三叠纪大灭绝”的历史事件。虽然这场大灭绝的起因仍然众说纷纭,但其结果的惨烈是有目共睹的:化石记录表明,绝大多数海洋生物在这场浩劫中消失(包括可爱的三叶虫),陆生动物也被摧毁将近一半,地面上的植物也纷纷死亡,人们甚至发现这一地质时期根本没有形成煤层。
距今1.4亿年前,自然的新宠——被子植物突然出现,开始吞噬裸子植物的生存空间。它们更复杂、更多变、更能融入与自然的相互作用中,而且发明了“一年生”这种近似耍赖的生活史,只在温暖的夏季开花结果,然后以种子的方式度过寒冷的冬天。在这场无声的植物战争中,裸子植物全面溃败,银杏门下的所有物种除了银杏之外全部消失。
距今6500万年前的白垩纪-第三纪灭绝事件不但使恐龙团灭,更是差点荡平陆地上的高大树木,而不幸的是,裸子植物基本都是高大的树木。在这一连串的打击下,裸子植物只剩下四个大类得以存在至今,分别是本文的主角银杏、浑身是刺的松柏、傲娇不开花的苏铁和偷偷模仿被子植物的买麻藤。
银杏的唯一原产地是中国,因此揭开这一秘密的重任自然就落在我国科学家的肩上。
2016年,我国科学家解码了银杏的基因组,给我们带来了很多线索。首先,银杏有着一个较大的基因组,里面含有的信息非常丰富。科学家发现,银杏的基因组经过了两次加倍事件;其中的一次在很多植物之中都有发现,但后面的一次却是银杏独有的。想要演化出新的、能够抗逆的基因,必须有基因作为进化的材料;而这些加倍事件为银杏提供了丰富的进化原材料。
此外,在银杏基因组中发现了大量的LTR-RT。LTR-RT的全名是长末端重复反转录转座子,它们是基因组里的小精灵,可以通过复制自身的方法在基因组里到处乱窜而且越变越多。很多物种的基因组里都有它们的身影,但是在银杏的基因组里,它们的数量非常惊人。它们并不会破坏基因组,反而会通过自身的随机移动而给基因组带来变数。只要有变数,物种就有可能变成任何样子,从而增加自己活下去的可能性。
大约在500万年前,银杏在北美洲灭绝。大约在260万年前,银杏在欧洲灭绝。从260万年前开始,地球陆续经历了多次冰河时期,银杏的栖息地被逐渐压缩。后来,银杏仅能生存在中国南方一些气候比较温暖湿润的山林里。虽然活了数亿年,但是留给银杏的时间已经不多了。直到它们遇上了人类。银杏高大挺拔,树形优美。叶子形态独特,非常漂亮。银杏果也是一种食物。
而且银杏树抗病能力强又不需要什么苛刻的种植条件,所以成为了人类的栽培作物之一。
被人类驯化之后,银杏才真正地躲过了灭绝的命运。我们的先民将它栽种到全国各地,又在近代被重新引入到欧美乃至全世界。虽然科学家们认为野生的银杏种群很可能存在,但是目前为止人们找到的银杏基本全是人工栽培的结果。因此,如果不是命中注定和人类相遇,那么银杏是不是早已灭绝了呢?虽然没有定论,但是按照现有科学证据来看,非常可能。
这便是自然界适者生存的另一面——幸者生存的魔力。幸者生存论的主要观点是:随机事件在生物进化过程中是很常见的,而且在很多物种的进化过程中起重要作用。例如在银杏的例子中,如果它不是在快要灭绝的时候被人类种植,那么肯定会灭绝了。另一个例子就是我们的国宝大熊猫:大熊猫体色对比明显(没有保护色),对食物的利用率低(吃肉的肠胃却要消化竹子),体型不方便移动(发现异性的概率低),确实不适应环境。
要不是在其天然栖息地里,温度适宜(食物丰富),缺乏天敌,早就要被自然淘汰了。但它们真的交上了好运,被人类发现并且最终保护了起来。幸上加幸的是,熊猫还碰巧是一种可爱的动物,因此成了我国的文明名片,全世界的人们都喜欢上了这种萌物。只要人类不灭绝,熊猫是不可能灭绝的了。
适者生存和幸者生存到底谁的作用更大呢?到底是“天才就是99%的努力和1%的幸运”的适者生存占主导地位,还是“玄不救非,氪不改命”的幸者生存掌控大局?这个问题科学家们仍然争论不休。毕竟相对于整个自然历史来说,人类的存在时间还太短,不足以观察到足够多的进化事件。但无论结果为何,我们都应该感谢自然界为我们留下了银杏和大熊猫这两件美丽的国宝。