稀有苔蘚物種 Takakia經(jīng)過數(shù)百萬年的進化，在高海拔環(huán)境中茁壯成長。由弗萊堡大學的 Ralf Reski 教授和中國首都師范大學的 Yikun He 教授領(lǐng)導的一項合作研究最近準確地揭示了它是如何發(fā)展出抵御霜凍和危及生命的高紫外線輻射的能力的。
該研究發(fā)表在著名的《細胞》雜志上，概述了使苔蘚抵御極端環(huán)境因素的遺傳特征。研究人員還報告了氣候變化在短短幾年內(nèi)如何顯著影響了這種高度專業(yè)化物種的自然棲息地。
Takakia屬 僅包含兩個物種。它們僅存在于青藏高原，這里是“世界屋脊”，也是生物多樣性的熱點地區(qū)。該研究的兩位第一作者之一李學東教授于 2005 年在海拔 4 千米以上發(fā)現(xiàn)了Takakia lepidozioides種群。 此后，該團隊開始 在山區(qū)和野外對Takakia進行研究。實驗室工作了十多年。
例如，該研究的另一位第一作者胡若陽博士在研究期間就曾到過現(xiàn)場二十多次。“在這個海拔高度工作很困難。高原反應是一個問題，有時我們的儀器會出現(xiàn)故障”，李解釋道。“不過，我還是喜歡在這樣的環(huán)境中工作。在那里你真正了解保護環(huán)境的重要性。”胡說。
在青藏高原， 塔卡基亞 一年中有八個月被雪埋沒，否則就會暴露在高強度的紫外線輻射下。為了在那里生存，生物需要特殊的適應。對于 Takakia來說，這些苔蘚在過去 6500 萬年里不斷進化：從那時起，地球的這個區(qū)域才因大陸漂移而抬升，使苔蘚的棲息地變得越來越極端。
“這些地質(zhì)時間記錄幫助我們追蹤 Takakia基因組對高海拔生活的逐漸適應，”在弗萊堡大學及其 CIBSS 卓越集群進行研究的 Reski 解釋道。在當前的研究中，他的團隊研究了哪些生物信號通路可以保護苔蘚細胞免受冷凍和誘變紫外線輻射等影響。
Takakia 是現(xiàn)存最古老的陸地植物
這種只有幾毫米大小的苔蘚引起了研究人員的特別興趣，因為它的系統(tǒng)隸屬關(guān)系長期以來一直不清楚，因為它結(jié)合了綠藻、地錢和苔蘚的特征。“我們現(xiàn)在已經(jīng)能夠證明Takakia 是一種苔蘚，在 3.9 億年前，即第一批陸地植物出現(xiàn)后不久，就與其他苔蘚分開了。我們驚訝地發(fā)現(xiàn) Takakia在正向選擇下?lián)碛幸阎獢?shù)量最多的快速進化基因”，He 說。
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