它们已经在地球上活了近4亿年，受人类影响，却可能在100年内消失
自从1860年在喜马拉雅山脉被首次发现以来，藻苔就充满着神秘的气息。它们地处偏远，青藏高原是藻苔的分布中心；同时，藻苔在分类学上的位置也充满了争议，直到20世纪末，它们才最终被确定为藓类植物。
作为迄今发现的最古老的现生藓类植物，藻苔属包含了两个物种：藻苔（Takakia lepidozioides）和角叶藻苔（Takakia ceratophylla），它们已经在地球上生存了3.9亿年。这些“活化石”在青藏高原上有着怎样的演化故事？在今天的气候变化背景下，藻苔的生存状态如何？
▲藻苔近照（图片来源：李学东教授）
近日，首都师范大学何奕騉教授领导团队在《细胞》杂志发表论文，揭秘了藻苔在青藏高原的生存法则。在十余年的长期研究历程中，研究团队攀登了多座雪山，在海拔4000米的青藏高原进行了长期观察，并且结合DNA测序等实验室分析，介绍了藻苔独特的演化特征，也揭示了令人担忧的现状：这些活了近4亿年的植物，正面临着灭绝的危险。
我们知道，大约6500万年前，一颗小行星撞向今天的墨西哥湾，直接导致了非鸟恐龙的灭绝。事实上，几乎在同一时间，还发生了另一起对地球产生深远影响的事件：印度板块与亚欧板块相遇、开始碰撞。此后在漫长的岁月里，两个版块的交汇处快速抬升，形成了今天的青藏高原。
对于藻苔来说，这个过程剧烈地改变了生活环境。今天，藻苔每年有8个月被大雪覆盖，并且在其余的4个月里经受高强度的紫外线辐射。能够在这样极端的条件下存活，它们有哪些独特的性状与遗传特征？
▲藻苔所在地的地貌和气象特征（图片来源：参考资料[1]）
研究团队通过基因组测序发现，藻苔在基因水平上非常活跃。研究团队鉴定出121个快速演化基因，这是迄今发现的植物物种中，快速演化基因数量最多的。因此，它们能够迅速适应快速变化的环境，例如迅速抬升的青藏高原。同时，藻苔的基因组能够修复断裂的DNA，以及从紫外线损伤中恢复，因此得以应对强紫外线的严苛条件。
在细胞层面，当藻苔遭受10倍于其生存环境的强紫外线照射时，它们的细胞结构完整性几乎没有遭到破坏，生存也未受影响。作为对比，研究团队用同样的紫外线辐射照射模式植物拟南芥以及另一种模式藓类植物小立碗藓，结果拟南芥的叶片在24小时内开始枯萎、植株在72小时内死亡；小立碗藓的叶片也在72小时内开始受损，随后逐渐死亡。研究指出，藻苔细胞内以及细胞膜的脂质含量高于其他藓类植物，有助于抵御紫外线损伤。
▲藻苔环境适应性的形态、遗传特征（图片来源：参考资料[1]）
藻苔在快速适应极端环境方面取得了巨大的成功，但如今，人类活动的叠加使得气候变化速率远超历史上的自然变化，在这种条件下即便是藻苔，也开始追不上环境的剧变了。2010-2021年间，有记录以来最急剧的温度上升造成了实验地附近的冰川每年消退近50米，也让这里的藻苔数量快速下降。
在研究过程中，藻苔正以每年1.6%的速度在迅速减少，地球上适宜藻苔生存的区域缩减至只有1000~1500平方千米。研究团队预测，如果持续这样的趋势，已经存活了近4亿年的藻苔将在100年内灭绝。
令人欣慰的是，这项研究也带来了维持藻苔数量的曙光。除了实地观察藻苔，研究团队还尝试在实验室中培育这些植物，随后移植到青藏高原上的实验基地。经过5年的持续观察，一些经过移植的藻苔种群能够正常成长。或许，科学家的努力可以为推迟藻苔的灭绝带来希望。
▲积雪融化后大约10天，藻苔孢子同时出现（视频来源：参考资料[1]）
论文的第一单位为首都师范大学，第一作者是何奕騉教授的博士胡若洋和首都师范大学教授李学东，何奕騉和德国弗莱堡大学Ralf Reski为通讯作者。
[3] 我校何奕騉教授研究团队在国际著名学术期刊《细胞》上发表研究成果. Retrieved Aug. 9th, 2023 from https://news.cnu.edu.cn/xysx/jdxw/f86c326d627941a988a26c90c8d00d97.htm
来源：药明康德、学术经纬
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