银杏，国际上现存最陈旧的树种之一，其2.7亿年的绵长身世让人不由猎奇：它们何故挺过沧桑剧变走到今日？未来命运又会怎样？浙江大学、我国科学院植物研讨所和华大基因研讨院的科学家经过5年的通力合作，为在完结银杏首个基因组草图后，对全球545棵银杏大树进行基因组重测序，构建起迄今最大的银杏遗传数据库，人类知道银杏的进化前史与进化潜力供给了重要信息。
银杏的基因组测序可谓一项“超级工程”。银杏基因组巨细超越10Gb,是形式植物拟南芥的80倍，人类的3.4倍，545棵银杏共发生44Tb的海量数据。相关论文Resequencing 545 ginkgo genomes across the world reveals the evolutionary history of the living fossil 于2019年9月13日在Nature Communications杂志宣布。
撰文丨周炜
来历丨浙江大学学术委员会
孤单的活化石
银杏在全球广泛培养，可谓最受人类喜欢的植物之一。而孤单是它不为人知的另一面。“现生银杏是陈旧的银杏宗族仅有幸存的成员。”论文榜首作者，浙大生命科学学院副教授赵云鹏说。
国际各地发现的化石标明，银杏类曾在恐龙年代盛极一时，那时，不同属、不同种的银杏“兄弟”类目繁复、遍及南北半球，俨然一个巨大的银杏宗族。一亿年前，有花植物开端快速兴起，银杏宗族走向式微，成员们连续退出前史舞台。与现存银杏亲缘联系最近的是克恩银杏（G. cranii），它分解独立于5600万年前，也早现已在地球上绝迹了。
在裸子植物四大宗族之一的“银杏纲”里，现在只留下孤零零“银杏”一个种。奇特的是，它忠诚保留着亿万年前先人的容貌——扇形带凹缺的叶片，有时深裂为二——化石里如此，实际中也是如此。正是由于这种遗世独立、形状“静滞”的风仪，达尔文说它是植物王国的“鸭嘴兽”。它还有个更为浅显的名号——“活化石”。
关于银杏这种“活化石”，有两个问题一向悬而未决：榜首，国际上是否还存在野生银杏种群？在哪里？第二，银杏在进化上是否现已堕入“灭绝旋涡”？
三个“避难所”都在我国
植物“避难所”是野生种群存在的条件。在全球阅历极点气候特别是冰川期时，物种大幅灭绝阑珊，一些地貌杂乱的山沟或许会成为残存森林及其走运物种的“避难所”，物种的踪影逐步收缩到这儿，等气候转好，它们又会从头向外面的六合生发。
寻觅“避难所”种群，成为浙大植物体系进化研讨团队20年前就开端的作业。在时任浙大生科院院长的洪德元院士的提议下，团队负责人傅承新教授把这项研讨纳入了973课题。我国东部的天目山维护区内一共有银杏大树254棵，关于它们是否为野生种群，学术界一向存在争议。有学者以为，由于天目山宗教活动历时悠长，这些银杏有或许是和尚引种的成果。
“首要，咱们是从种群水平判别是否野生，而不是点评单个植株。其次，从外形看，野生与人工培养的种群难以直接判别。”赵云鹏说，“可是基因不会扯谎，经过遗传信息剖析，咱们能够依据基因多样性、稀有基因的频率、遗传成分的来源和构成进程等信息，结合户外调查成果，来判别是否野生。”
研讨一共从全球收集到545个代表性银杏样本，树木胸径都在50厘米以上（50厘米的银杏树龄大约100岁），它们别离来自我国、韩国、日本、北美洲和欧洲。“样品简直掩盖了全球银杏一切已知的天然散布规划和闻名大树，是迄今为止银杏样品收集掩盖规划最广的。”一起榜首作者、研讨生殷平平说。
图：我国采样地址散布和遗传成分剖析
经过种群遗传结构和动态前史模仿剖析，研讨团队判定出银杏的4个陈旧遗传成分存在于我国的3个“避难所”：东部（浙江天目山为代表）、西南（贵州务川、重庆金佛山为代表）以及南部（广东南雄、广西兴安为代表）。此外，大巴山脉和湖北大洪山区散布的银杏是南部和西南部种群在冰期构成的混合种群。
通讯作者之一、浙大生科院傅承新教授说，这些不同的避难所，保留了现存银杏的不同“家系”。在更新世晚期（51万至14万年前）的屡次冰期中，不同避难所的种群之间发生了分解，不同避难所特有遗传成分的混合也在进行。
图：银杏种群动态前史
该研讨进一步标明，现在遍及全球的银杏简直均源自以浙江天目山种群为代表的我国东部种群，“银杏是先搬迁到日本和韩国，再从我国东部搬迁到欧美，并且欧洲的银杏源自我国。”赵云鹏介绍，在此之前，人们一向误以为欧洲的银杏是日本搬迁而至。“遗传成分剖析告知咱们，欧洲现存的遗传成分更接近于天目山银杏，而与日本的银杏差异较大。”
闻名植物学家彼得 克兰曾在《银杏：被时刻忘记的树种》一书中，曾厚意地描绘银杏“是我国送给国际的宝贵礼物。”今日，这句话有了更有力的科学依据。
基因仍然“元气满满”
关于银杏的另一个悬疑是，假如银杏现已进入进化结尾，那么人类就不用故意把它作为濒危植物加以故意的重点维护。闻名古生物学家周志炎院士曾表明，尽管银杏树仍然存活于世，但实际上已进入演化的式微期。他无不伤感地说：“银杏属内的多样性已日趋削减，与之相随的现象是物种的凋谢和散布地域的日趋限制。”
现实是否真是如此？在这项研讨中，研讨团队给出了达观的答案。他们发现，银杏在物种水平保持了较高水平的遗传变异。“尽管就银杏科或银杏属而言，现存物种多样性极低，但现存银杏是具有满足习惯潜力的物种，并非处于灭绝旋涡或进化结尾。”赵云鹏说，“较高水平的遗传变异及检测到的习惯性基因，屡次遭受冰期导致种群规划紧缩后又从头康复，再加上在冰期和间冰期或许都存在较广的潜在散布区，意味着银杏在面对环境变异时，有较多的应对‘计划’。咱们信任，银杏还在持续进化，至少不至于很快灭绝，甚至有或许重整旗鼓，重现旧日银杏宗族的荣光。”
”
但，人类还不能因而漫不经心，由于一些新的危机正在呈现。赵云鹏说，他们在户外监测时发现，许多野生的银杏大树周边，现已10年简直没见天然更新的幼树和超越3年的成活麦苗。“咱们猜想，或许是森林郁闭度较高，结实率和麦苗成活率下降；一起，松鼠等动物取食银杏种子，进一步加重了种子量的削减，而形成银杏的‘断代’。这急需人类再次伸出援手，给予精准重点维护。”赵云鹏说。
另一个危机是，大多数银杏的野生种群不在天然维护区内，生境损坏、人类移栽对银杏形成了严峻的要挟。这让我想起了闻名的修建规划师弗兰克·劳埃德 莱特的故事。当年他在美国芝加哥的市郊买下一块地，预备制作他的家和作业室时，那里有一棵银杏的麦苗。赖特先生没有砍树，而是绕着银杏规划制作了居所。现在，银杏麦苗现已长成参天大树，成为人们仰视修建大师估计时一个必经的景点。
要让银杏生生不息，除了科学，人类还需要支付更多的才智与爱。
本文转载自大众号“求是风貌”
