泥轰的百年物种优化行动看上去进展不错

http://www.guokr.com/article/18562/

福岛出现诡异植物新种，或可利用核辐射生存
作者：紫鹬 本子 鹰之舞


福岛核电站出现了变异的新物种！虽然它不是我们想象中的大怪兽，只是一种其貌不扬的水生植物，但它的意义非凡：强烈的核辐射，也许在短时间内就可以创造出不仅耐受、而且能利用核辐射生存的生物来。果壳网，第一时间，深度追踪。



“这显然极不寻常，” Shoji Watanuki在面对媒体时，只能这样感叹。[1]“我从未料想，这次灾难的影响会以这样的方式体现出来。” 在这个仙台的樱花还含苞待放的早春，空气中萌动的，是人们隐隐的不安。

刚得到报道的新闻

现年32岁的Watanuki是福岛县的环境监测员，他在福岛第一核电站附近一个相对平静的盐沼中监测放射性污染物含量时，偶然发现了一种古怪的早春植物：“在灾难造成的一片破败中，冒出水面的新生命非常显眼，这让我非常振奋。可我将它采集回去，却没有人能够叫出它的名字。”
为此，Watanuki找到了植物学家Fukuzumi教授。教授看到寄来的标本后极为兴奋，这份标本随即被鉴定为一个全新的物种。消息刚刚放出，就轰动了学界，也轰动了媒体。
昨晚果壳自然控编辑们看到这个消息后，就再也睡不着觉了。所幸通过在日本的同学帮忙，我们紧急联系了Fukuzumi实验室的研究人员，在第一时间拿到了这个团队待发表的论文。

其貌不扬的新物种

拟发表的这种植物被命名为 Parautricunaria watanukii sp. nov. Fuku.，这是为了纪念深入核事故疏散范围内进行监测的发现者Watanuki。由于目前尚无合适的中文译名，此后果壳网就暂用简略的学名 P. watanukii 来指代它。


根据Parautricunaria watanukii sp. nov. Fuku.的模式标本绘制的示意图（Fukuzumi et al., unpublished data.[2] Figure 1）：1，全株，我们可以看到水上部分的“片状体”以及水下部分的复杂分枝，在分枝的末端生长着许多“囊状体”；2：“囊状体”的特写。

P. watanukii并不是一种大型的植物，它甚至看上去也不像一种高等植物：水面以上只伸出寥寥数枝，水下是一团藻类或者苔藓一样。

“然而，仔细观察，你会发现这种海藻一样的小东西是多么惊人，”Fukuzumi教授在接受采访时说，“我们认为，这极有可能是一种显花植物，只是目前我们还没有看到它的花。但根据经验判断，它很有可能与大叶藻科（Zosteraceae）[3]植物有些关系。然而，它绝不是已经发表过的任何一个物种。”

经Fukuzumi团队研究，P. watanukii标本中能解剖出明显的维管组织（植物中专门用来疏导水分和养料的特化组织）。水下的匍匐枝中具有叶绿体，伸展广且分枝多，应当是负责光合作用的部分。但匍匐枝上具有一种疑似叶原基发育成的结构，Fukuzumi将其称作“囊状体”。这种囊状体的作用尚不明确，可能是帮助植物体漂浮。


P. watanukii水下部分在解剖镜下的形态，可以看到分枝中的维管束，以及囊状体的着生方式（Fukuzumi et al., unpublished data. Figure 2）。

而P. watanukii的水上部分则完全出人意料。它没有一点绿色，并且只生长着数个椭圆形、半透明的结构，这些结构也许是从枝条或者叶芽发育而成的，它们暂时被称作“片状体”。这是在相关类群的物种里从未有过的。


标本台纸上的片状体照片（Fukuzumi et al., unpublished data. Figure 3）。

新物种如何诞生？

让果壳自然控编辑们疑惑的是，这么短的时间里，这个奇异的物种是怎么形成的？

目前，Fukuzumi等并没有对这个标本进行分子系统学的研究，我们尚不明确它与其它已知物种的亲缘关系，以及这个物种的进化历程。但可以肯定的是，自然选择让这样的变异植物幸存了下来。

“这让我们不得不考虑到福岛核电站周围的辐射环境。在事故发生的早春，正是种子开始萌动，胚的各个部分准备发育的时候。”Fukuzumi在论文中讨论到。

我们已经知道，高强度的辐射能量会让叶绿体“褪色”、损伤，从而失去光合作用的功能。[4] P. watanukii的水上部分也的确是没有绿色的，但它的叶绿体似乎不那么脆弱。在那个其它植物都枯死或萌发失败的盐沼里，只有P. watanukii能在水下，继续顽强地利用着阳光的能量。

不过故事好像不只是忍耐辐射这么简单。

盐沼里的水，显然也是被放射性物质污染过的，虽然污染物浓度不及切尔诺贝利核电站的冷却池，但也足以影响植物正常的生长发育。P. watanukii也许是经过了几个适应性的突变，以某种方式，忍受了这种辐射。让人惊讶的是，Fukuzumi的团队在它的“囊状体”里，发现了高于周围水环境的131I和137Cs水平。也就是说，放射性污染物正在这些器官里富集。

真有这样的进化故事？

更加让人觉得不可思议的是P. watanukii伸出水面的“片状体”。目前只观察到它布满气孔，由此可以推知，它类似叶片，是与呼吸、蒸腾相关的器官。可是它能进行光合作用吗？

它不是绿色的，但它的细胞中也有质体的存在（叶绿体就属于一种含有叶绿素的质体），不同的是，这种质体中，似乎拥有一种能捕获更短波长的辐射能量的物质——这从通过它的γ射线能量有所减弱可以推出。只是目前还没有相关生理学实验，证实它与气体交换的关系，因此我们不能肯定这种“γ质体”参与了光合自养。

但如果后续的研究证实了果壳网的推测，即这些“片状体”依靠“γ质体”自养是真的，Watanuki的那句话就显得意味深长多了：“我从未料想，这次灾难的影响会以这样的方式体现出来。”

Fukuzumi 等的论文在讨论中说到，很多植物的形态在发育中是可变的，但高等植物在短时间内发生如此巨大的变异，还是鲜有所闻。尤其是，如果在P. watanukii中，真的发生了“忍受辐射→富集污染→发生变异→利用辐射”这样的事情，这将颠覆我们对进化的理解。

类似的事情并非没有先例：切尔诺贝利核电站事故以后，机器人在核反应堆外壁上收集了一种真菌（Alternaria alternata）[5]。这种真菌富含黑色素，能够忍受强辐射，并且能在γ射线的刺激下加速生长！[6]另一些科学家用人工栽培的大豆做了实验，发现生长在切尔诺贝利污染区的大豆也被选择出了耐受辐射环境的类型。[7]不过主动利用核辐射的高等植物，这也许还真是头一例。

面对极端的自然选择压力，既然不能反抗它，为什么不主动享受呢？来自福岛的发现，让我们明白不止菌物，高等植物们也是这么认为的，并且它们或许已经这样做了。反观当今世界，我们施加给环境的极端压力，又岂是一点核辐射那么简单？未来的生物圈会是什么样？潘多拉魔盒，说不定早已悄悄打开。


[1]        NHK 新闻 3月31日晚10点档
[2]        Fukuzumi AK, Watanuki NT, Cui Z, Shimabukuro TT, Howard KD (in press) Parautricunaria watanukii , a new aquatic angiosperm species occurred after major nuclear accident in Fukushima. Journal of Plant Research
[3]        http://en.wikipedia.org/wiki/Zosteraceae
[4]        Elstner EF, Zeller H (1978) Bleaching of p-nitrosodimethylaniline by photosystem I of chloroplast lamellae. Plant Science Letters 13(1) : 15-20
[5]        Mironenko NV, Alekhina IA, Zhdanova NN, Bulat SA (2000) Intraspecific variation in gamma-radiation resistance and genomic structure in the filamentous fungus Alternaria alternata : a case study of strains inhabiting Chernobyl reactor no. 4. Ecotoxicol Environ Saf 45 : 177–187.
[6]        Dadachova E, Bryan RA, Huang X, Moadel T, Schweitzer AD, et al. (2007) Ionizing Radiation Changes the Electronic Properties of Melanin and Enhances the Growth of Melanized Fungi. PLoS ONE 2(5) : e457. doi:10.1371/journal.pone.0000457
[7]        Danchenko M, Skultety L, Rashydov NM, Berezhna VV, Mtel L, Salaj T, Pret’ov A, Hajduch M (2009) Proteomic Analysis of Mature Soybean Seeds from the Chernobyl Area Suggests Plant Adaptation to the Contaminated Environment. Journal of Proteome Research 8(6) : 2915-2922

http://www.guokr.com/article/18562/

福岛出现诡异植物新种，或可利用核辐射生存
作者：紫鹬 本子 鹰之舞


福岛核电站出现了变异的新物种！虽然它不是我们想象中的大怪兽，只是一种其貌不扬的水生植物，但它的意义非凡：强烈的核辐射，也许在短时间内就可以创造出不仅耐受、而且能利用核辐射生存的生物来。果壳网，第一时间，深度追踪。



“这显然极不寻常，” Shoji Watanuki在面对媒体时，只能这样感叹。[1]“我从未料想，这次灾难的影响会以这样的方式体现出来。” 在这个仙台的樱花还含苞待放的早春，空气中萌动的，是人们隐隐的不安。

刚得到报道的新闻

现年32岁的Watanuki是福岛县的环境监测员，他在福岛第一核电站附近一个相对平静的盐沼中监测放射性污染物含量时，偶然发现了一种古怪的早春植物：“在灾难造成的一片破败中，冒出水面的新生命非常显眼，这让我非常振奋。可我将它采集回去，却没有人能够叫出它的名字。”
为此，Watanuki找到了植物学家Fukuzumi教授。教授看到寄来的标本后极为兴奋，这份标本随即被鉴定为一个全新的物种。消息刚刚放出，就轰动了学界，也轰动了媒体。
昨晚果壳自然控编辑们看到这个消息后，就再也睡不着觉了。所幸通过在日本的同学帮忙，我们紧急联系了Fukuzumi实验室的研究人员，在第一时间拿到了这个团队待发表的论文。

其貌不扬的新物种

拟发表的这种植物被命名为 Parautricunaria watanukii sp. nov. Fuku.，这是为了纪念深入核事故疏散范围内进行监测的发现者Watanuki。由于目前尚无合适的中文译名，此后果壳网就暂用简略的学名 P. watanukii 来指代它。


根据Parautricunaria watanukii sp. nov. Fuku.的模式标本绘制的示意图（Fukuzumi et al., unpublished data.[2] Figure 1）：1，全株，我们可以看到水上部分的“片状体”以及水下部分的复杂分枝，在分枝的末端生长着许多“囊状体”；2：“囊状体”的特写。

P. watanukii并不是一种大型的植物，它甚至看上去也不像一种高等植物：水面以上只伸出寥寥数枝，水下是一团藻类或者苔藓一样。

“然而，仔细观察，你会发现这种海藻一样的小东西是多么惊人，”Fukuzumi教授在接受采访时说，“我们认为，这极有可能是一种显花植物，只是目前我们还没有看到它的花。但根据经验判断，它很有可能与大叶藻科（Zosteraceae）[3]植物有些关系。然而，它绝不是已经发表过的任何一个物种。”

经Fukuzumi团队研究，P. watanukii标本中能解剖出明显的维管组织（植物中专门用来疏导水分和养料的特化组织）。水下的匍匐枝中具有叶绿体，伸展广且分枝多，应当是负责光合作用的部分。但匍匐枝上具有一种疑似叶原基发育成的结构，Fukuzumi将其称作“囊状体”。这种囊状体的作用尚不明确，可能是帮助植物体漂浮。


P. watanukii水下部分在解剖镜下的形态，可以看到分枝中的维管束，以及囊状体的着生方式（Fukuzumi et al., unpublished data. Figure 2）。

而P. watanukii的水上部分则完全出人意料。它没有一点绿色，并且只生长着数个椭圆形、半透明的结构，这些结构也许是从枝条或者叶芽发育而成的，它们暂时被称作“片状体”。这是在相关类群的物种里从未有过的。


标本台纸上的片状体照片（Fukuzumi et al., unpublished data. Figure 3）。

新物种如何诞生？

让果壳自然控编辑们疑惑的是，这么短的时间里，这个奇异的物种是怎么形成的？

目前，Fukuzumi等并没有对这个标本进行分子系统学的研究，我们尚不明确它与其它已知物种的亲缘关系，以及这个物种的进化历程。但可以肯定的是，自然选择让这样的变异植物幸存了下来。

“这让我们不得不考虑到福岛核电站周围的辐射环境。在事故发生的早春，正是种子开始萌动，胚的各个部分准备发育的时候。”Fukuzumi在论文中讨论到。

我们已经知道，高强度的辐射能量会让叶绿体“褪色”、损伤，从而失去光合作用的功能。[4] P. watanukii的水上部分也的确是没有绿色的，但它的叶绿体似乎不那么脆弱。在那个其它植物都枯死或萌发失败的盐沼里，只有P. watanukii能在水下，继续顽强地利用着阳光的能量。

不过故事好像不只是忍耐辐射这么简单。

盐沼里的水，显然也是被放射性物质污染过的，虽然污染物浓度不及切尔诺贝利核电站的冷却池，但也足以影响植物正常的生长发育。P. watanukii也许是经过了几个适应性的突变，以某种方式，忍受了这种辐射。让人惊讶的是，Fukuzumi的团队在它的“囊状体”里，发现了高于周围水环境的131I和137Cs水平。也就是说，放射性污染物正在这些器官里富集。

真有这样的进化故事？

更加让人觉得不可思议的是P. watanukii伸出水面的“片状体”。目前只观察到它布满气孔，由此可以推知，它类似叶片，是与呼吸、蒸腾相关的器官。可是它能进行光合作用吗？

它不是绿色的，但它的细胞中也有质体的存在（叶绿体就属于一种含有叶绿素的质体），不同的是，这种质体中，似乎拥有一种能捕获更短波长的辐射能量的物质——这从通过它的γ射线能量有所减弱可以推出。只是目前还没有相关生理学实验，证实它与气体交换的关系，因此我们不能肯定这种“γ质体”参与了光合自养。

但如果后续的研究证实了果壳网的推测，即这些“片状体”依靠“γ质体”自养是真的，Watanuki的那句话就显得意味深长多了：“我从未料想，这次灾难的影响会以这样的方式体现出来。”

Fukuzumi 等的论文在讨论中说到，很多植物的形态在发育中是可变的，但高等植物在短时间内发生如此巨大的变异，还是鲜有所闻。尤其是，如果在P. watanukii中，真的发生了“忍受辐射→富集污染→发生变异→利用辐射”这样的事情，这将颠覆我们对进化的理解。

类似的事情并非没有先例：切尔诺贝利核电站事故以后，机器人在核反应堆外壁上收集了一种真菌（Alternaria alternata）[5]。这种真菌富含黑色素，能够忍受强辐射，并且能在γ射线的刺激下加速生长！[6]另一些科学家用人工栽培的大豆做了实验，发现生长在切尔诺贝利污染区的大豆也被选择出了耐受辐射环境的类型。[7]不过主动利用核辐射的高等植物，这也许还真是头一例。

面对极端的自然选择压力，既然不能反抗它，为什么不主动享受呢？来自福岛的发现，让我们明白不止菌物，高等植物们也是这么认为的，并且它们或许已经这样做了。反观当今世界，我们施加给环境的极端压力，又岂是一点核辐射那么简单？未来的生物圈会是什么样？潘多拉魔盒，说不定早已悄悄打开。


[1]        NHK 新闻 3月31日晚10点档
[2]        Fukuzumi AK, Watanuki NT, Cui Z, Shimabukuro TT, Howard KD (in press) Parautricunaria watanukii , a new aquatic angiosperm species occurred after major nuclear accident in Fukushima. Journal of Plant Research
[3]        http://en.wikipedia.org/wiki/Zosteraceae
[4]        Elstner EF, Zeller H (1978) Bleaching of p-nitrosodimethylaniline by photosystem I of chloroplast lamellae. Plant Science Letters 13(1) : 15-20
[5]        Mironenko NV, Alekhina IA, Zhdanova NN, Bulat SA (2000) Intraspecific variation in gamma-radiation resistance and genomic structure in the filamentous fungus Alternaria alternata : a case study of strains inhabiting Chernobyl reactor no. 4. Ecotoxicol Environ Saf 45 : 177–187.
[6]        Dadachova E, Bryan RA, Huang X, Moadel T, Schweitzer AD, et al. (2007) Ionizing Radiation Changes the Electronic Properties of Melanin and Enhances the Growth of Melanized Fungi. PLoS ONE 2(5) : e457. doi:10.1371/journal.pone.0000457
[7]        Danchenko M, Skultety L, Rashydov NM, Berezhna VV, Mtel L, Salaj T, Pret’ov A, Hajduch M (2009) Proteomic Analysis of Mature Soybean Seeds from the Chernobyl Area Suggests Plant Adaptation to the Contaminated Environment. Journal of Proteome Research 8(6) : 2915-2922