科学家复活3万年前的种子,开的花已不同,复活种子有何意义?

西伯利亚的冻土

地球表面71%都被湛蓝的海水覆盖,其余的29%则是人类赖以生存的陆地。但是陆地有20%的面积是永久冻土

科学家复活3万年前的种子,开的花已不同,复活种子有何意义?插图

欧洲、亚洲北部、北美洲等高纬度地区,因为气温比较低,所以常年都有冻土的存在。而一些中低纬度地区的高山和高原上,因为海拔较高,气温较低,所以也有冻土

永久冻土也叫做永冻层或者冻土层,它是指连续几年甚至数百年都处于冰冻状态的土石层。温度越低的地方冻土层的厚度越厚。比如平均温度在-15℃的北极的冻土能够达到1000米以上,但是平均温度大约在0℃左右的北纬48°的冻土层厚度只有1米左右

科学家复活3万年前的种子,开的花已不同,复活种子有何意义?插图2

冻土层越厚,说明它存在的时间越久,因为冻土都是常年累月增加后的结果。一般来说,在淋失过程的影响下,冻土层中非常缺乏营养物质。冻土当中大部分都是无机质,另外一部分土壤粘粒和腐殖质。一般腐殖质结构会有大量营养成分,但是冻土层当中的腐殖质70%都是富里酸,几乎没什么营养价值

可以说,冻土层就是一个天然的、历史悠久的“天然冰箱”。一旦有什么东西被冰封在冻土层当中,虽然有水分可以让它保持活力,但是却没有营养物质和适宜的温度让它进一步转换形态。时间越久,冻土层越厚,封存的物体被保存的时间也就越长

科学家复活3万年前的种子,开的花已不同,复活种子有何意义?插图4

西伯利亚气候寒冷,所以有着非常厚的冻土层。在这里,科学家先后发现了猛犸象、洞穴狮幼崽、披毛犀幼崽、旅鼠等动物,可是在“天然冰箱”中存在了数万年的生物,虽然因为低温环境,微生物分解过程缓慢而保持了生前的状态,但是生命体征早就完全消失,所以人们得到的只是一具尸体。

科学家复活3万年前的种子,开的花已不同,复活种子有何意义?插图6

但是2012年,俄罗斯科学院的科学家成功复活了在西伯利亚的冻土层中三万年前的植物种子

3万年前的柳叶蝇子草种子

2012年2月,《美国科学院院报》刊登了一项研究报告。报告内容是俄罗斯科学家复活了3万年前的植物种子,这在当时引起了极大的轰动。因为当时人类复活的最古老的植物种子是存放了2千年左右的棕榈科枣椰树种子。该记录由上世纪七十年代的以色列的科学家创造,所以在2012年以前,这项记录已经保持了40年以上。

科学家复活3万年前的种子,开的花已不同,复活种子有何意义?插图8

但是这次复活的植物种子是椰树种子存放时间的15倍。要知道种子存放的时间越久,植物复活的可能性越低,而且存活率是呈几何倍数下降的。而俄罗斯科学家就像是完成了一个几乎不可能完成的任务,这才引发众人热议。

据了解,这批被复活的植物种子是柳叶蝇子草的种子,最早于2007年被发现。人们在西伯利亚东北部科累马河附近地下38米深的冻土层发现了柳叶蝇子草的种子,当时种子的周围还有很多其他植物的种子和果实,科学家推测,这里曾经是松鼠储存食物的地方。但是在某种原因下,这里被冻土覆盖,所以种子就被保存了下来。

科学家复活3万年前的种子,开的花已不同,复活种子有何意义?插图10

科学家利用放射性碳年代测定法测量了这里的地质,发现储存柳叶蝇子草种子的冻土层大概形成于2.8~3.2万年之间。也就是说,这些柳叶蝇子草种子距今已经保存了3万年左右的时间。科学家将其取出后,对比了数万种植物种子的形态,才最终确定它为柳叶蝇子草种子。

柳叶蝇子草目前只有中国境内还有它的存在,只有在海拔2100米至2300米的山林岩石上才能看到野生的柳叶蝇子草。它属于被子植物纲、石竹目、石竹科,是200多种蝇子草属中的一员。

科学家复活3万年前的种子,开的花已不同,复活种子有何意义?插图12

科学家拿到柳叶蝇子草的种子以后,先对其进行记录和分析。紧接着迅速开展播种试验,打算通过观察种植成功的柳叶蝇子草,对比植物3万年来的变化

科学家复活3万年前的种子,开的花已不同,复活种子有何意义?插图14

但令人失望的是,种子虽然播种成功,但科学家也为了模拟种子所需求的生长环境付出了很大的精力。但是这些种子却迟迟没有发芽,或许是因为种子的存在时间太久,所以细胞失去了活力。也就是说种子已经“完全死亡”,人类无法通过种植观察3万年前的柳叶蝇子草了,这样的结果让科研人员备受打击。

可是现代科技给事情带来了转机,因为科学家利用克隆技术解决了种子失活的问题

科学家复活3万年前的种子,开的花已不同,复活种子有何意义?插图16

一般来说,被子植物会比裸子植物的种子能够保存更久,是因为它们的表面有一层坚硬的外壳。科学家发现柳叶蝇子草种子的大部分细胞组织已经完全死亡,但是胚珠上的组织因为在种子的中心部位,所以还没有彻底失活

科学家立刻对柳叶蝇子草种子进行“剖腹手术”,成功提取了种子中尚未失活的细胞组织。然后又在这些细胞上开展了克隆技术,通过细胞组织再培养的方法,让柳叶蝇子草成功复活。这次克隆技术成功培育出了36棵活体的柳叶蝇子草,这也是当时人们复活的最古老的多细胞生命体

科学家复活3万年前的种子,开的花已不同,复活种子有何意义?插图18

科学家对复活的柳叶蝇子草进行仔细地观察,从发芽到开花阶段,3万年前的柳叶蝇子草和现代的柳叶蝇子草几乎没有太大差别

直到柳叶蝇子草开花以后,科学家发现花朵存在不同之处,古老的柳叶蝇子草花瓣比现代花瓣更宽大花瓣顶端裂缝的深度也更大

最重要的是,古老柳叶蝇子草开花后结出的种子有着100%的发芽率,而现代的柳叶蝇子草种子发芽率比它低了10%~14%

科学家为什么能够成功复活3万年前的种子?

俄罗斯科学家能够成功复活3万年前的柳叶蝇子草种子,最重要的原因是人们利用了先进的科学技术手段。早在1902年,德国一位名叫哈勃兰特的植物学家就率先提出了通过植物的部分组织细胞培育完整的植物活体这一构想。但是当时人们还没有实现该技术的手段,所以这个构想只停留在了想法阶段

直到1958年,美国科学家斯特沃德和自己的同事们成功把这一想法变成了现实。当时斯特沃德和同事一起采集了胡萝卜愈伤部位的组织,多次实验以后,成功培育出了一个胡萝卜幼苗。这株世界上第一个通过体细胞培育出的幼苗顺利生根发芽并开花结果。从此,植物克隆培育技术的瓶颈完全突破,植物培育领域又开启了新的大门

二十世纪六十年代以来,科学技术飞速发展,植物组织培育水平也随之提高不少,很多工厂都开始广泛使用这项技术。在祛除毒素、快速繁殖、细胞工程、遗传学、基因研究、人工育苗等多个领域都在运用植物组织培育这项技术

所以说,科学家能够成功复活3万年前的柳叶蝇子草种子,最重要的原因就是当时人们已经有了非常先进的植物组织培育技术。在先进科技水平和丰富的培育经验下,人们才看到了3万年前的植物开花结果的样子。除此之外,柳叶蝇子草种子能够在冻土之中保存也是非常重要的原因之一

首先这些种子的外壳保护地非常完好,被子植物的外壳很大程度地保护了种子的胚胎和胚芽。比如我国辽宁省曾经在1950年出土过一批莲花种子,这些种子已经有了1300年的存放历史。由于莲花种子的种皮完好,所以在1956年的时候,中科院北京植物园的科学家成功将其种植培育。

如果这次柳叶蝇子草的种子外壳已经被破坏,那么3万年后的现在肯定不会有活体细胞。如果没有活体细胞,再先进的技术也无法将其死而复生。

还有就是这些种子藏在厚厚的冻土层中。38米厚的冻土层保护了种子不被其他动物发现,使其免除了被吃掉的危险。再加上零下的温度环境中,微生物很难分解种子,所以它们就有了复活的机会。

复活种子的意义

科学家复活3万年前的柳叶蝇子草种子,一方面人们可以对比现代柳叶蝇子草研究植物进化、遗传、变异等领域的知识。另一方面也说明了人类的植物组织培育水平已经达到了一个新的高峰

如果我们能够将研究出的成果运用在植物培育方面。比如柳叶蝇子草100%发芽率的秘密如果被破解,就可以广泛地运用在其他低发芽率的植物身上,让这些不易生长发芽的植物拥有更高的发芽率。比如柳叶蝇子草3万年保持遗传特征秘密如果被破解,我们就可以将把它运用在一些偶然变异后拥有优良性能的植物身上,这样就可以保证优秀的植物基因可以继续继承下去

或许在未来的某一天,植物组织培育可以发展成更为先进的动物组织培育。也许到了技术成熟的时候,我们不仅仅可以复活植物,也许我们还能复活史前动物。到那个时候,人类探索历史的方法将会彻底被颠覆,我们对过去的地球生物将会有更加生动、立体、直观的了解。

复活3万年前的柳叶蝇子草种子,整个培育时间都不算漫长。但是人类从构思活体细胞培育到实现植物组织培育却用了几十年之久。也许我们现在的科技还不足以复活古老的史前动物,但只要我们能够坚持深入研究,终会有一天厚积薄发,实现我们今天许下的预言

关于作者: 答案在这儿

深耕疑问,重在科普,尽量专业,解析几何。

为您推荐

发表评论

必填项已用*标注