鬼灯喜欢饲养的金鱼草,现实中从事过哪些工作?
要说演艺圈的跨界现象是真不少,唱歌的去演戏,拍电影的去演电视剧,然而真正跳出演艺圈的人没有几个。最特别的要数憨豆先生,一个机电工程学硕士,竟然活生生地闯进入演艺圈,并且成为了喜剧界的标杆。或许这才是真正成功的跨界吧。
我们今天介绍的植物就有类似的经历——明明可以靠颜值吃饭,却非要挤进实验室当明星,偶尔还现身恐怖电影吓吓小朋友。
它,就是金鱼草,植物中真正的“跨界明星”。
金鱼草。图片:Ebyabe / wikipedia.org
从花坛到温室
金鱼草确实是种引人注目的花儿——质感如绢花的花朵像嘴唇又像金鱼尾巴,密集地堆在花葶[tíng]上;花朵上唇瓣裂成两半,下唇瓣有三个浅裂,于是它又有龙口花、龙头花、洋彩雀等一系列名字,以满足大家的想象。
用“花团锦簇”形容金鱼草再合适不过。图片:lezumbalaberenjena / ces.ncsu.edu
若有微风,近看确实宛如一条游动的金鱼。图片:David Marquina Reyes / ces.ncsu.edu
金鱼草的老家在地中海沿岸,从摩洛哥到葡萄牙,从法国到土耳其,都有金鱼草的身影。作为一种高颜值的车前科植物,金鱼草自然不缺粉丝。早在古罗马时期,金鱼草就已经是花园中的常客了;大航海时代,欧洲人到美洲大陆遛弯时,顺手也把金鱼草带了过去;1578年,人们培育出了不同叶形和花色的重瓣花,而到1850年更是育成了红色的重瓣品种。
左右滑动,查看不同叶形和花色的金鱼草花。左图:euflora.eu;右图:blogspot.tw
金鱼草在园艺界的道路一直顺风顺水,欧洲和美国的园艺学家更是给金鱼草分配了不同的工作。欧洲更注重露天培养的金鱼草,而美国则更注重在温室里展览的金鱼草,并且培育出了冬天开花的品系;1945年以后,人们又培育出大量叶子厚、绒毛多、开花迟的多倍体品种。
直到今天,金鱼草育种仍是园艺学家的重要工作之一。正是这些工作,让园艺学家认识了金鱼草的种种特性,也为后来金鱼草的跳槽跨界打下了坚实基础。
生物研究中的模特儿
金鱼草很快就在分子实验室里面谋得了一份工作。因为它们太适合这份差事了,所以便有了“实验室模式生物”的标签。什么样的生物才能成为模式生物呢?简单说就是长得快、生得多、遗传背景要简单。
石缝间生长的金鱼草。图片:Haplochromis / wikimedia.org
虽然人类拥有特别的智慧,但同时也有致命的缺点——寿命有限,这就决定了我们只能研究那些生长速度比我们快很多的生物。
能够迅速地验证一个想法,是科学研究的重要基础。毫无疑问,王母娘娘的蟠桃是最不适合做研究的,三千年一开花,三千年一结果,想要做一次开花结果的研究,至少要等6000年。然而金鱼草7天就可以发芽,60~70天就可以开花,4个月内就能完成从种子再到种子完整的生命历程。
现实中的蟠桃(Prunus persica var. platycarpa)是桃的一个变种。图片:lamanoverde.info
自然状况下,金鱼草是典型的二倍体生物,遗传背景也很简单,就像我们人类有单双眼皮、大小耳垂一样,有多个可以进行组合操作的性状。并且,这些花朵不像苹果那样是矫情的自交不亲和植物,金鱼草不论异花授粉还是自花授粉,都可以得到健康的种子[注1]。
注1:自交不亲和,指植物花的柱头会排斥传至其上的同花或同株花粉粒的现象,超过60%的被子植物都有这种特性。遗传简单如金鱼草,自交亲和加快了其生长速度,但也限制了它应对突发灾难的能力;矫情如苹果,虽然交配成本高,但自交不亲和提高了个体的遗传杂合程度,适应环境变化的能力得到增强(杂种优势)。
正是基于上述优势,金鱼草在植物遗传学中的工作才能手到擒来。
因为基因,也因环境
金鱼草最早参与的工作是有关花色基因的研究。人们从金鱼草中很早就发现了影响花色的查尔酮合成酶基因,并且认识到与花色有关的DNA甲基化可能跟环境胁迫有关——对金鱼草来说,15℃以下的低温就会促进甲基化的发生[注2]。
注2:通常,基因的差异与DNA序列不同有关,而DNA甲基化能在不改变DNA序列的情况下,对遗传表现产生影响;而环境胁迫简言之就是,环境变化影响到了个体的生存,如突发自然灾害或人类活动对物种栖息地造成破坏。文中这里是指,环境胁迫诱发了金鱼草的DNA甲基化,从而影响了花色,而这也是基因与环境共同影响性状的一个例子。
各种花色的金鱼草。图片:H. Robertson / biodiversityexplorer.org
后来,科学家发现金鱼草还可以帮助大家认识花形态的建成。世上的花朵有很多形态,但是几乎都可以用一条标准——对称方式,划归为两个阵营,即辐射对称和两侧对称。月季、玫瑰、郁金香都是典型的辐射对称花朵,它们有多条对称轴(简单说就是从不同方向下刀都可以切成一样的两半),然而金鱼草花上只有唯一一条对称轴(只有把“大鱼头”平分成两半这一种切法)。
从花的形态来看,相比只有单一对称轴的金鱼草(左),月季(右)实在是一种“强迫症友好”的花儿。左图:Jonathan C. Howard / Journal of Biology(2009);右图:bekker.kz
在花朵演化历程中,辐射对称被认为是一种比较古老的性状,而两侧对称则是一个新出现的性状。相对于“大饼”样的辐射对称花,“鱼头”样的两侧对称花可以更好地控制传粉昆虫的行为。这就好比说,我们从碗里喝汤时可以从不同方向喝,但是从可乐罐里喝饮料的时候,就只能对着开口喝了。如此一来,花朵就可以把花粉放在合适的位置,迫使传粉动物粘上花粉,或者把花粉涂抹在柱头上,从而更高效地传粉。
蜜蜂:感觉被套路了。图片:Leka Huie / rps-science.org
花的这种对称性,也是受基因控制的。在金鱼草中,Cyc、Dich和Div三个基因共同控制着金鱼草的花朵形态: 前两者掌管着花朵背部形态,而后一者则掌管着腹部形态。如果基因受到影响,两侧对称花也会变成辐射对称花。
“骷髅”果子少不了
要说“金鱼草”这个名字,我倒是倾向于认为跟果实有关,那些成熟炸裂的果实俨然是缩小的金鱼头,眼睛嘴巴都不缺。不过很多朋友认为那更像是一个个微缩版的骷髅头,于是,金鱼草果实一度成为网红,成为植物恐怖形象的代表之一。
炸裂的金鱼草果实。图片:laajala / ces.ncsu.edu
其实在植物世界中,不同果实的开裂方式也是它们的身份标签:比如绿豆的豆荚是从一侧开裂的;再比如罂粟科植物的果实大多都是孔裂的,在果实成熟之后,其顶端会露出多个小孔,而种子就像撒胡椒面一样被散播出来;还有奇特的马兜铃,它的果实开裂后会变成倒置降落伞一样的结构,颇具识别特征。
左右滑动,图中分别为绿豆(左)、罂粟(中)和马兜铃(右)的豆荚。左图:AntanO / wikimedia.org;中图:wordpress.com;右图:André Cardoso / flickr.com
如此看来,无论是庭院、实验室,还是山野,金鱼草都能在其他领域找到新的工作,称之为跨界明星一点都不为过。未来,这些花儿或许还能给我们更多的惊喜呢。(封面图来自动漫《鬼灯的冷彻》)
本文是物种日历第4年的第83篇文章,来自物种日历作者@史军。
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