世界上最古老进化最快的苔藓可能无法在气候变化中生存
一种名为Takakia的苔藓已有 3.9 亿年的历史，生活在地球上一些最偏远的地方，包括青藏高原的冰崖。在一个长达十年的项目中，一组科学家攀登了世界上一些最高的山峰来寻找塔卡基亚，首次对其 DNA 进行测序，并研究气候变化如何影响苔藓。他们的研究结果于 8 月 9 日发表在《细胞》杂志上，表明Takakia是迄今为止研究过的进化最快的物种之一，但它的进化速度可能不足以适应气候变化。
Takakia 是一种生长缓慢的微小苔藓，只能在青藏高原以及日本和的小片地区发现。研究人员进行了 18 次探险，到达喜马拉雅山 4000 米高的苔藓栖息地，收集样本并研究其栖息地。“我们开始描述和分析活化石，”作者、德国弗莱堡大学植物生物技术学家Ralf Reski ( @ReskiLab ) 说道。
“在喜马拉雅山，你可以在一天之内经历四个季节，”来自中国首都师范大学的团队成员、植物生物学家、联合考察队队长胡若阳补充道。“山脚下，阳光明媚，天气晴朗。走到半路的时候，总是下着小雨，有一种行走在云端的感觉。当你到达山顶时，下雪了，而且非常冷。”
“只有一半的路可以开车到达。我们必须爬完剩下的路，”联合探险队领队、首都师范大学植物生物学家李学东说。“我们还必须谨慎和惕，以确保在这个高度的安全。在我们十年的研究中，有三名学生患上了高原反应。感谢我们的藏族向导，我们及时将他们转移到海拔较低的地方，以便他们得到医疗救治。”
当喜马拉雅山在它下面升起时，塔卡基亚已经有 1 亿年的历史了，极大地改变了它的栖息地，迫使它迅速适应——它确实做到了。“我们的想法是尽可能深入地研究第一批陆地植物的历史，看看它们能告诉我们关于进化的什么信息，”雷斯基说。“我们发现 Takakia是目前快速进化基因数量最多的基因组。它在基因水平上非常活跃。”
研究小组发现， Takakia广泛的基因组经过几代选择的进化，在修复断裂的 DNA 和从紫外线损伤中恢复等方面表现出色。“塔卡基亚植物每年有八个月的时间被大雪覆盖，然后在 4 个月的光照期间受到高强度的紫外线辐射，”首都师范大学植物生物学家、作家何一坤说道。作为回应，植物利用灵活的分枝系统适应了在不同地点生长的能力。“结果，这种连续的分支形成了一个网络结构和一个非常坚固的种群结构，可以有效抵御大雪灾的侵袭。”
对Takakia的基因组进行测序也有助于结束关于其分类的长期争论。“人们想知道，这真的是苔藓吗?或者是藻类或地钱之类的东西?因为它综合了古老的特征，”雷斯基说，“但我们的研究表明它是一种苔藓。”
虽然Takakia的基因组随着时间的推移发生了巨大的变化，但其形态几乎没有变化。“你通常会认为，如果你的基因组中有很多突变，在某些时候形式会发生变化。我们希望这些发现能够激发一个全新的研究领域——涉及基因组变化和静态形态学的进化，”Reski 说。
该团队还使用卫星天气数据、研究该植物“小气候”的设备以及观察更大生态系统中发生的较大环境变化的延时摄影机来研究塔卡基亚的 环境。他们发现气候正在稳步变暖，高原上的冰川正在迅速融化。他们还观察到，苔藓正经历比以往更高的紫外线辐射。研究小组在实验室进行的研究表明，塔卡基亚现在所承受的紫外线辐射水平甚至足以杀其他适应恶劣环境的植物。
此外，研究人员指出，尽管苔藓过去在快速适应方面取得了成功，但即使对于像李和胡这样的专家来说，它也变得越来越难找到。事实上，他们发现，在研究过程中，的塔卡吉亚种群每年减少约 1.6%。“我们的预测表明，到21世纪末，全球适合Takakia生长的区域将缩小到只有1,000-1,500平方公里左右，”胡说。作者一致认为，这种苔藓很可能无法再存活 100 年。
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