科学家发现玫瑰刺由来

参考消息网8月8日报道 据美国有线电视新闻网网站8月1日报道，除了作为爱情和浪漫的象征，玫瑰还以带有尖刺而闻名。

玫瑰并不是唯一拥有这种防御机制的植物：其他一些花也长有尖刺，如蜘蛛花、黑莓灌木等。一些农作物也如此，如西红柿、茄子、大麦和水稻。

这些物种中，很多是在数百万年里各自独立进化，但为什么最后都拥有相同的带刺特征？

根据8月1日发表在美国《科学》周刊上的一篇最新研究报告，一个国际研究团队发现，答案就在它们的脱氧核糖核酸(DNA)中。

研究人员追溯到一个古老的基因家族，这个基因家族是植物某些器官变态发育形成刺的原因。

专家说，这一发现不仅为科学家们寻求培育无刺的植物变种打开了大门，而且还为深入了解一个极其多样化的植物属的进化历史提供了见解。

玫瑰的刺不是枝刺，即某些灌木和树木(包括蜜槐和柑橘树)带的木质化尖刺。玫瑰的刺是皮刺，形成于植物表皮，类似头发的生长形态。

皮刺已经存在至少4亿年，可以追溯到蕨类植物及其近亲出现时，它们当中有一些茎上带刺。

研究报告作者之一、美国纽约长岛科尔德斯普林实验室植物生物学家和遗传学教授扎卡里·李普曼说，从那时起，这种特征在进化时期的不同阶段出现过，也消失过。

600万年前，茄属植物——植物中最多样化的一个属，包括土豆、西红柿和茄子等作物——最先长出了皮刺。根据美国犹他大学的数据，如今，茄属植物有1000多个物种分布在全球各地，其中约400个物种因带刺而被称为“刺茄”。

一个共同的特征——比如带刺——在不同的谱系和物种中独立出现，这种现象被称为趋同进化，当物种以类似的方式适应某些环境需求时就会发生这种情况。李普曼说，翅膀是不同鸟类以及其他动物(如蝙蝠，甚至某些带有翼状结构的松鼠)以这种方式进化的特征的另一个例子。

根据这项研究，皮刺和枝刺是针对食草动物进化出来的一种防御机制，同时也利于植物生长、植物竞争和水分保持。

以前，人们不知道究竟是什么导致蕨类植物和其他不相关的植物长出刺。现在，该研究报告的作者发现，一个被称为LOG的古老基因家族充当了这个特征的守门者，在数百万年里，在不同的物种中打开或关闭这个特征。

该研究报告的作者通过去除玫瑰、茄子等不同物种的皮刺，发现LOG基因家族是约20种植物带刺的原因。

李普曼说，LOG相关基因存在于所有植物中，甚至可以追溯到最早的旱地植物苔藓。LOG基因负责激活一种被称为“细胞分裂素”的激素，这种激素对植物在细胞层面上的基本功能——包括细胞分裂和扩增——很重要，而这些基本功能影响植物的生长。

李普曼说：“这不是说存在一个带皮刺的共同祖先，它在4亿多年里向所有其他物种扩散皮刺，然后皮刺零星地消失了。事实上，看起来在不同的谱系中皮刺很容易获得。现在的问题是，趋同进化有多大比例不仅仅是我们看到的特征，而且是特征背后的遗传密码？”

李普曼补充说：“我认为，我们的研究可能是首个真正展示这些工具(基因和基因组测序)带来威力的研究，这些工具可以让我们跨越如此广阔的进化距离，提出关于动植物有机体进化中趋同进化这个非常经典的问题。”（编译/马丹）