它在地球上孤獨活了兩億七千萬年，落下的果子勸你別踩

秋天到了，這幾天走在路上，你有沒有隱隱聞到一股不太好聞的……臭味？

沒錯，這正是落在地上的銀杏果腐爛后散發(fā)出來的味道。

掉落在地上被人踩過的銀杏果實（圖片來源：veer圖庫）

不過，若暫且拋開果實腐爛時那股惱人的氣味，銀杏就是秋冬里極美的景致。

在西安的終南山古觀音禪寺內(nèi)，有一棵“千年銀杏樹”，據(jù)傳為唐代李世民親手栽種（圖片來源：新華網(wǎng)）

除此之外，銀杏還是我們所熟知的“活化石”：它已經(jīng)在地球上存在了數(shù)億年。什么原因使得銀杏樹能夠壽命這么長？又是什么原因是的銀杏這一物種能夠稱為“活化石”？讓我們從銀杏的歷史中去尋找這些問題的答案。

出道即巔峰的裸子植物

“我已經(jīng)很老了，老到記不得很多事情。”說起地球上現(xiàn)存最古老的大型植物，很可能就是銀杏了。

傳統(tǒng)意義上，生物分類學(xué)里上一共有七個分類單元，從大到小依次是界-門-綱-目-科-屬-種。世界上有數(shù)以百萬計的物種，通常來說每個物種都或多或少地有一些親緣關(guān)系比較接近的物種在同一單元。

但銀杏絕對是個異類。銀杏門下只有1綱——銀杏綱；該綱之下只有1目——銀杏目；銀杏目下也只有1科1屬1種——銀杏（Ginkgo biloba L.）。

也就是說，現(xiàn)代的銀杏沒有任何現(xiàn)存于世的親屬物種，因為它所有的親屬都在兩億七千萬年以來的無數(shù)場浩劫里，消失在地球舞臺上了。

距今約三億年前的二疊紀世界 ，大氣二氧化碳含量比前工業(yè)時代高3倍，平均溫度也因此比現(xiàn)在的地球高一些。大陸漂移使得地球上的大陸聚合在了一起，導(dǎo)致陸地內(nèi)部變得更加干旱。因此，生殖過程離不開水的蕨類植物逐漸失去了優(yōu)越性，取而代之的是更加耐旱的新貴——裸子植物。所以，銀杏的祖上是“闊”過的。化石證據(jù)表明，銀杏的足跡曾經(jīng)遍布全球，是真正的地球之子。人們也從化石里找到了當年它很多的親緣物種，證明當時的銀杏家族是優(yōu)勢物種。

可惜盛極必衰的規(guī)律在地球上一次次上演。

侏羅紀銀杏化石（圖片來源：Wikipedia）

命途多舛的求生史

2.5億年前，地球生物圈開始經(jīng)歷一場名為“二疊紀-三疊紀大滅絕”的歷史事件。雖然這場大滅絕的起因仍然眾說紛紜，但其結(jié)果的慘烈是有目共睹的：化石記錄表明，絕大多數(shù)海洋生物在這場浩劫中消失（包括可愛的三葉蟲），陸生動物也被摧毀將近一半，地面上的植物也紛紛死亡，人們甚至發(fā)現(xiàn)這一地質(zhì)時期根本沒有形成煤層。

距今1.4億年前，自然的新寵——被子植物突然出現(xiàn)，開始吞噬裸子植物的生存空間。它們更復(fù)雜、更多變、更能融入與自然的相互作用中，而且發(fā)明了“一年生”這種近似耍賴的生活史，只在溫暖的夏季開花結(jié)果，然后以種子的方式度過寒冷的冬天。在這場無聲的植物戰(zhàn)爭中，裸子植物全面潰敗，銀杏門下的所有物種除了銀杏之外全部消失。

裸子植物四大類群，從左上順時針分別為：銀杏、松樹、蘇鐵和買麻藤。（圖片來源：Wikipedia）

距今6600萬年前的白堊紀-古近紀滅絕事件不但使恐龍團滅，更是差點蕩平陸地上的高大樹木，而不幸的是，裸子植物基本都是高大的樹木。

在這一連串的打擊下，裸子植物只剩下四個大類得以存在至今，分別是本文的主角銀杏、渾身是刺的松柏、傲嬌不開花的蘇鐵和偷偷模仿被子植物的買麻藤。【注1】

如果你熟悉這些植物，你肯定可以立即說出這四類植物的共同特點：活得長。

松柏長青就不說了，人們常用“鐵樹開花”形容千年一遇也不說了；買麻藤中最具典型的長壽物種當數(shù)撒哈拉沙漠里的百歲蘭，這種樹一生只長兩片葉子，平均壽命在一千年以上。而世界上最長壽的銀杏據(jù)信是山東莒縣的一棵，已有三千多年的歷史，相傳是周公所植。散布在中國大地上的壽命數(shù)百上千年的銀杏樹比比皆是。

松柏類植物演化出了獨特的抗寒特性，而將寒溫帶變成了自己的主場；蘇鐵類干脆躲在亞熱帶的溫暖氣候里不出來；買麻藤類則是向被子植物偷學(xué)了一些特性，有點叛變的意味。可是銀杏是如何在自己的近親全部滅絕的情況下還能活到現(xiàn)在，人們一直不太明白。

信息豐富的銀杏基因組

銀杏的唯一原產(chǎn)地是中國，因此揭開這一秘密的重任自然就落在我國科學(xué)家的肩上。2016年，我國科學(xué)家解碼了銀杏的基因組，給我們帶來了很多線索。

首先，銀杏有著一個較大的基因組，里面含有的信息非常豐富。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，銀杏的基因組經(jīng)過了兩次加倍事件；其中的一次在很多植物之中都有發(fā)現(xiàn)，但后面的一次卻是銀杏獨有的。想要演化出新的、能夠抗逆的基因，必須有基因作為進化的材料；而這些加倍事件為銀杏提供了豐富的進化原材料。有人會問，直接在原來的基因上進行進化不也是可以的嗎？是可以沒錯，但是我們知道，基因的改變往往是災(zāi)難性的，也就是說變壞的可能性要遠高于變好的可能性。如果能將自身的基因加倍，那么就算其中一部分變壞，也會有相應(yīng)的副本發(fā)揮正常功能，相當于免除了變壞之后的懲罰。因此，銀杏通過全基因組加倍事件獲得了足夠的進化材料。

正因為如此，銀杏演化出了大量的有用基因。科學(xué)家從銀杏基因組中找到了四萬八千多個基因。相比之下，人類的基因只有兩萬個左右。基因多，可以應(yīng)對的變化就會增加。而且每個基因都是潛力股，都有可能演變?yōu)樾碌幕颍瑸殂y杏的進化帶來變數(shù)。

此外，在銀杏基因組中發(fā)現(xiàn)了大量的LTR-RT。LTR-RT的全名是長末端重復(fù)反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子（好了不要吐槽這個名字了），它們是基因組里的小精靈，可以通過復(fù)制自身的方法在基因組里到處亂竄而且越變越多。很多物種的基因組里都有它們的身影，但是在銀杏的基因組里，它們的數(shù)量非常驚人。它們并不會破壞基因組，反而會通過自身的隨機移動而給基因組帶來變數(shù)。只要有變數(shù)，物種就有可能變成任何樣子，從而增加自己活下去的可能性。

此外，銀杏基因組中有非常多關(guān)于疾病和害蟲的抗性基因。這些基因大多數(shù)都是重復(fù)的，從而使得銀杏具有防御各種病蟲害的能力。

這樣看來，憑借著基因的靈活多變，銀杏躲過了各種滅絕事件，也挺過了數(shù)次冰川期。不但如此，銀杏還創(chuàng)造了另一項世界紀錄：在1945年廣島原子彈爆炸中，爆炸中心數(shù)公里內(nèi)的生物大部分遭到毀滅，可是其中的6株銀杏卻奇跡般地存活下來，并且現(xiàn)在仍然枝繁葉茂。【注2】

距離廣島核爆中心1130米的法專寺銀杏樹（圖片來源：flickr）

寫到這里，筆者不禁感嘆適者生命的偉大。一種數(shù)億年前誕生的植物，在自然界的千錘百煉之下，生命力竟然是如此頑強，而這頑強的生命力，源自銀杏基因組的高度重復(fù)和多變性——這是使其存活至今的重要原因。

但卻不是最后的原因。

幸運的相遇

大約在500萬年前，銀杏在北美洲滅絕。大約在260萬年前，銀杏在歐洲滅絕。從260萬年前開始，地球陸續(xù)經(jīng)歷了多次冰河時期，銀杏的棲息地被逐漸壓縮。后來，銀杏僅能生存在中國南方一些氣候比較溫暖濕潤的山林里。雖然活了數(shù)億年，但是留給銀杏的時間已經(jīng)不多了。

直到它們遇上了人類。

銀杏高大挺拔、樹形優(yōu)美，葉子形態(tài)獨特，果實也是一種食物（雖然踩到了也是真的不好聞）。而且銀杏樹抗病能力強，不需要苛刻的種植條件，所以順理成章成為了人類的栽培作物。

秋日美麗的銀杏葉（圖片來源：veer圖庫）

被人類馴化之后，銀杏才真正地躲過了滅絕的命運。我們的先民將它栽種到全國各地，又在近代被重新引入到歐美乃至全世界。雖然科學(xué)家們認為野生的銀杏種群很可能存在，但是目前為止人們找到的銀杏基本全是人工栽培的結(jié)果。

因此，如果不是命中注定和人類相遇，那么銀杏是不是早已滅絕了呢？雖然沒有定論，但是按照現(xiàn)有科學(xué)證據(jù)來看，非常可能。【注3】

這便是自然界適者生存的另一面——幸者生存的魔力。幸者生存論的主要觀點是：隨機事件在生物進化過程中是很常見的，而且在很多物種的進化過程中起重要作用。例如在銀杏的例子中，如果它不是在快要滅絕的時候被人類種植，那么肯定會滅絕了。

另一個例子就是我們的國寶大熊貓：大熊貓體色對比明顯（沒有保護色），對食物的利用率低（吃肉的腸胃卻要消化竹子），體型不方便移動（發(fā)現(xiàn)異性的概率低），確實不適應(yīng)環(huán)境。要不是它們的天然棲息地溫度適宜、食物豐富、缺乏天敵，可能早已被自然淘汰了。但它們真的交上了好運，被人類發(fā)現(xiàn)并且最終保護了起來。幸上加幸的是，熊貓還碰巧是一種可愛的動物，因此成了我國的文明名片，全世界的人們都喜歡上了這種萌物。【注4】

適者生存和幸者生存到底誰的作用更大呢？到底是“天才就是99%的努力和1%的幸運”的適者生存占主導(dǎo)地位，還是“玄不救非，氪不改命”的幸者生存掌控大局？這個問題科學(xué)家們?nèi)匀粻幷摬恍荨．吘瓜鄬τ谡麄€自然歷史來說，人類的存在時間還太短，不足以觀察到足夠多的進化事件。但無論結(jié)果為何，我們都應(yīng)該感謝自然界為我們留下了銀杏和大熊貓這兩件美麗的國寶。

注釋：

注1：在不同分類系統(tǒng)下，裸子植物的分類未能統(tǒng)一。按照最新版本的APG IV分類法，裸子植物門取消，其下以前與松柏綱并列的紅豆杉綱被降為紅豆杉目并移入松柏綱下。但在我國植物學(xué)傳統(tǒng)上，仍傾向于認為現(xiàn)存裸子植物分為5綱：松柏綱、銀杏綱、買麻藤綱、蘇鐵綱和紅豆杉綱。

注2：有上百株其它植物也在廣島核爆之后幸存了下來。

注3：事實上直到現(xiàn)在，國際自然保護聯(lián)盟仍然將銀杏列為瀕危物種。

注4：有化石和人類遺址證據(jù)表明，我國的早期人類曾經(jīng)大量獵殺大熊貓，其皮毛和肉都對人類有很大價值。這可能是大熊貓數(shù)量急劇減少的主要原因。

參考文獻:

[1] Shen, L; Chen, X-Y; Zhang, X; Li, Y-Y; Fu, C-X; Qiu, Y-X (2004). "Genetic variation of Ginkgo biloba L. (Ginkgoaceae) based on cpDNA PCR-RFLPs: inference of glacial refugia". Heredity. 94 (4): 396–401. doi:10.1038/sj.hdy.6800616. PMID 15536482.

[2] Tang, CQ; al, et (2012). "Evidence for the persistence of wild Ginkgo biloba (Ginkgoaceae) populations in the Dalou Mountains, southwestern China". American Journal of Botany. 99 (8): 1408–1414. doi:10.3732/ajb.1200168. PMID 22847538.

[3] Hohmann, N., Wolf, E.M., Rigault, P. et al. Ginkgo biloba’s footprint of dynamic Pleistocene history dates back only 390,000 years ago. BMC Genomics 19, 299 (2018) doi:10.1186/s12864-018-4673-2

[4] Guan, R., Zhao, Y., Zhang, H. et al. Draft genome of the living fossil Ginkgo biloba. GigaSci 5, 49 (2016) doi:10.1186/s13742-016-0154-1

來源：科學(xué)大院

編輯：Wonder

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