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世界上最古老的树？Pando森林的进化密码
基因分析揭示了Pando森林的古老历史和进化奥秘，帮助科学家探索基因突变的保护机制。
对全球最大、最古老的植物之一——位于犹他州的颤杨树(Populus tremuloides)Pando的DNA样本分析，帮助科学家确定了其年龄，并揭示了其进化历史的线索。
通过对该树数百个样本的基因测序，研究人员确认Pando的树龄在1.6万至8万年之间，证实了它是地球上最古老的生物之一。他们还追踪了树木基因变异的模式，揭示了其适应和进化的线索。研究结果于10月24日发布在生物预印本网站bioRxiv上，但尚未经过同行评审。
“研究这样一个标志性生物，实在很酷。”合著者、芝加哥大学植物进化遗传学家Rozenn Pineau说，“我觉得这能引起人们对世界自然奇观的关注。”
一棵非常大的树
Pando在拉丁语中意为“我蔓延”，它由约4.7万株树干组成，覆盖了犹他州鱼湖国家森林42.6公顷的区域。由于这种树的繁殖方式，这些颤杨其实是同一棵树，由一个巨大的根系支撑。Pando是三倍体生物，细胞中含有每条染色体的三份拷贝，而非通常的两份。因此，Pando无法进行性繁殖，只能克隆自身。
虽然这种繁殖方式生成的后代在基因上相同，但细胞分裂时仍可能积累基因突变。生物学家对这些变异很感兴趣，因为它们提供了Pando从最初的幼苗生长以来的变迁信息。一些研究已经探索了植物和真菌中新突变的扩散，但鲜有关注像Pando这样有着数百年历史的植物。
“Pando的基因研究还不多，真是令人惊讶。”该研究的合著者、乔治亚理工学院进化生物学家William Ratcliff说道。
研究人员收集了Pando克隆体内的根、树皮、叶子和树枝样本，并与其他不相关的颤杨样本进行对比。随后，他们从样本中提取DNA，并对基因组的一个部分进行了测序和分析。
在剔除了Pando与邻近树木共有的变异以及仅存在于一个样本中的突变后，研究人员分析了近4000个基因变异，这些变异是Pando在数千年的自我克隆中积累的。
保护机制
分析这些突变模式后，结果令人惊讶。“你会预计地理位置接近的树木基因上也更接近，”Pineau表示，“但结果并非完全如此。”物理位置接近的树确实有更多的相似突变，但这种关系并不显著。然而，在1至15米的范围内，这一趋势更为明显，距离更近的树干有明显更多的共同突变。Pando覆盖超过40公顷的面积，看起来就像一个混合的基因信息库一样，Ratcliff形容道。
通过将Pando的基因数据输入一个绘制生物进化关系的理论模型，研究人员还估算了Pando的年龄，介于1.6万至8万年之间。“这让罗马帝国的历史看起来就像是刚刚发生的事情一样，”Ratcliff说道。
团队还探讨了Pando长寿的原因。Pineau认为，Pando的三倍体特性可能带来“更大的细胞、更强的适应力”，现有的克隆体比新的混合后代更耐久。
洛桑大学的Philippe Reymond研究植物与食草动物间的相互作用，他指出这些发现暗示“植物和树木或许具备保护基因组的机制，以抵御有害基因突变的积累”。这种假设对于许多科学家来说颇具吸引力。他还表示，未来的研究可以进一步在细胞水平上寻找这一具体机制。
Ratcliff也希望有更多人能参与对Pando基因历史的研究。“我非常希望呼吁人们研究这些生物，”他说。