古老潘多森林里，只有一棵树

原文作者：Helena Kudiabor

犹他州一棵广阔而古老的颤杨树（Populus tremuloides）“潘多”的DNA样本，帮助研究者确定了它的年岁，并揭示了它的演化史线索。

通过对这棵树的数百个样本进行测序，研究者确定潘多的年纪在1.6万-8万岁之间，验证了之前关于它是地球耆宿的说法。他们还成功追踪了这棵树各处的遗传变异模式，为它如何在这漫长生命中适应和演化带来了见解。这些发现于10月以预印本形式发表，尚未经过同行评议。

“研究这样的标志性生物真是太酷了。”研究共同作者、美国芝加哥大学的植物演化遗传学家Rozenn Pineau说。“我觉得让人们注意到世界上的自然奇观是很重要的。”

潘多（Pando，拉丁语中意为“我蔓延”）由47000棵树茎组成，占地达42.6公顷，位于犹他州的鱼湖国家森林公园。鉴于这种植物的繁殖方式，技术上来说，这片颤杨林集合起来是同一棵树，由一个庞大的根系系统支撑。潘多是三倍体，意味着它的细胞里的每个染色体有3个（而不是两个）拷贝。所以潘多无法有性繁殖并与其他树混合DNA，只能产生自己的克隆体。

这个过程虽然会产生遗传上一模一样的后代，但随着细胞分裂，它们仍会积累基因突变。生物学家对这种变异很感兴趣，因为这可以告诉我们，这种植物自第一棵幼苗萌发以来如何发生变化。有些研究探索了新变异在克隆繁殖的植物和真菌中如何传播，但很少有人研究过几百岁的老植物，如潘多。

“我多少有点纳闷为什么人们对潘多没多少遗传学兴趣，它那么酷哎。”佐治亚理工学院的演化生物学家、研究共同作者William Ratcliff说。

研究者在潘多的众多克隆体上收集了根、树皮、树叶和树枝的样本，也收集了一些其他没有亲缘关系的颤杨树样本来做比较。他们从样本中提取了DNA，然后测序和分析了部分基因组。

去除潘多和邻近树木中都有的变异，以及只有一个样本中存在的变异后，研究者检查了近4000个遗传变异，它们产生于潘多数千年间反复的自我克隆。

分析这些变异的模式带来了意外的发现。“你可能会觉得，空间上接近的树在遗传上也接近。” Pineau说。“其实不然。我们发现了一个空间信号，但比我们以为的要弱很多。”物理上彼此靠近的树确实比相距甚远的树木拥有更多共同变异，但只多一点儿。但在1-15米的小范围里，这个趋势更明显，距离近的树干共享的突变显著增多。潘多覆盖了40多公顷的土地，“但它看起来就像一个遗传信息混合均匀的大锅。” Ratcliff说。

通过将潘多的基因数据输入一个绘制生物演化世系的理论模型，研究者还估计了潘多的年龄。他们判断它在1.6万年至8万年之间。“罗马帝国在它面前都是小毛头，都是最近的事。”Ratcliff说。

研究团队还思考了这棵树非凡耐受力从何而来。Pineau说，潘多的三倍体可能导致“更大的细胞，更大的生物体，更好的适应性”，现存的克隆体可能比新的混合后代更具耐受力。

瑞士洛桑大学的Philippe Reymond研究植物和食草动物的互动，他说这些发现表明“植物和树木有一种保护基因组的机制”，防止有害基因突变的积累，“这对很多科学家而言都很有趣。”他补充说，未来的研究可以在细胞水平上寻找这一确切机制。

Ratcliff也热切希望对潘多的遗传历史做更多的研究。“我很想呼吁人们来研究这类生物。”他说。