滿大街的銀杏樹，為何卻成了瀕危植物？

銀杏樹是一種有極高觀賞價值的裸子植物，每到秋季，它黃色的落葉總會成為人們集中打卡的地方。在中國、美國以及日本的各類景點中，很多都有銀杏樹的蹤跡。

Tips：銀杏，學(xué)名：Ginkgo biloba L.，是銀杏科、銀杏屬植物。銀杏為中生代孑遺的稀有樹種，是中國特產(chǎn)，僅浙江天目山有野生狀態(tài)的樹木。

可奇怪的是，就是這種爛大街的銀杏，確實妥妥的瀕危物種。這是怎么回事？想要說明白，我們還要從幾億年前的大滅絕開始講起。

活化石銀杏

銀杏樹大概是這個世界上現(xiàn)存最古老的大型樹種了。一般來說，這類老牌玩家在漫長的演化過程中，會分化出很多不同的物種。我們可以根據(jù)生物學(xué)上的分類，找到生物之間彼此的親緣關(guān)系，按照遠(yuǎn)近劃分為界-門-綱-目-科-屬-種七個大類。比如說我們?nèi)祟悾m然是人屬動物中唯一存活下來的物種，但是向上求索，在哺乳綱靈長目中，我們有很多遠(yuǎn)親存在。

Tips：生物分類學(xué)通常直接稱分類學(xué)taxonomy，是一門研究生物類群間的異同以及異同程度，闡明生物間的親緣關(guān)系、基因遺傳、物種進(jìn)化過程和發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)科學(xué)。

但是銀杏樹就非常奇怪了，它是銀杏綱，銀杏目，銀杏科，銀杏屬下的唯一一個樹種。也就是說，現(xiàn)代的銀杏，在地球上已經(jīng)找不到其他親緣關(guān)系比較近的物種了。至于原因，是因為銀杏綱下的其他樹種，都在2億7千萬年間的氣候變化中，全部滅絕了。

銀杏綱植物的發(fā)家史起源于三億年前的二疊紀(jì)，當(dāng)時大氣中二氧化碳的水平，是現(xiàn)在的3倍，受溫室效應(yīng)影響，全球平均氣溫比現(xiàn)在要高。再加上大陸因為板塊漂移聚合在了一起，所以大陸腹地常常是干旱燥熱的氣候。

Tips：二疊紀(jì)Permian period是古生代的最后一個紀(jì)，也是重要的成長期。二疊紀(jì)開始于距今約2.99億年，延至2.5億年，共經(jīng)歷了4500萬年。

這樣的變化正好適合松柏、銀杏這樣的裸子植物生存，所以銀杏綱家族下的植物曾經(jīng)遍布全世界，是過去的優(yōu)勢物種。學(xué)者也在化石中找到了不少和銀杏親緣關(guān)系很近的樹種。

但是到了約2.76億年前，地球上發(fā)生了一次名為三疊紀(jì)的物種大滅絕事件。雖然到現(xiàn)在還沒有搞清楚究竟發(fā)生了什么，但可以確定的是，絕大多數(shù)海洋生物和過半的陸生動植物突然大規(guī)模滅絕。在這一時期內(nèi)，地球上甚至都沒有地區(qū)形成煤層，可見對植物的打擊到底有多大了。

Tips：被子植物一般指被子植物門。被子植物是當(dāng)今世界植物界中最進(jìn)化、種類最多、分布最廣、適應(yīng)性最強(qiáng)的類群。

當(dāng)然，既然裸子植物跌下神壇，自然有其他物種接替它們的位置。被子植物突然在地球上出現(xiàn)，這種一年生的小型植物對氣候變化的耐受性更高，它只會在溫暖的夏季開花，留下種子之后就開始迅速枯萎。這種一歲一枯榮的生存方式，顯然比常青的裸子植物更適合地球環(huán)境。于是，在這場生存之戰(zhàn)中，銀杏門下的所有物種，除了銀杏之外全部滅絕。

Tips：白堊紀(jì)Cretaceous Period是地質(zhì)年代中中生代的最后一個紀(jì)，開始于1.45億年前，結(jié)束于6600萬年前，歷經(jīng)7900萬年。白堊紀(jì)是最大的恐龍出現(xiàn)時期，許多新的恐龍種類開始出現(xiàn)。

而等到6500萬年前的白堊紀(jì)，小型撞擊導(dǎo)致的災(zāi)難不但讓恐龍滅絕，陸地上高大的樹種又迎來了一次全面打擊。因為裸子植物生長時間長，基本都是高大的樹種，于是又遭受到了一次滅絕的洗禮。結(jié)果到現(xiàn)在，地球上只剩下四大類裸子植物。到今天還幸存著的，是北方常見的松柏，以及很難開花的蘇鐵，被當(dāng)做中藥的買麻藤，以及我們主角銀杏。

在漫長的演化中，這些裸子植物都成功適應(yīng)了環(huán)境，成為了最后的幸存者。比如說松柏，它們的抗寒能力越來越強(qiáng)，結(jié)果在北寒帶變成了優(yōu)勢樹種。而蘇鐵類龜縮在亞熱帶氣候中幸存至今，買麻藤類則向著被子植物的方向演化。

Tips：裸子植物一般指裸子植物門。裸子植物門（Gymnospermae）是植物界的1門，既是頸卵器植物，又是種子植物。裸子植物都是多年生木本植物,多數(shù)是喬木。

但說到銀杏樹，人們此前一直都沒有搞懂，和過去沒有太多變化的銀杏，到底是怎么熬過一次又一次的大滅絕的。畢竟，它的近親，可是全都滅絕了啊。

為什么銀杏可以幸存下來？

因為全世界唯一有銀杏自然棲息地的，只剩下了中國，所以揭開銀杏存活奧秘的重任自然落在了我國科學(xué)家的肩上。2016年，我國對銀杏做了一次基因測序，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了不少秘密。雖然銀杏樹外表看起來和2億多年前沒有什么變化，但是基因上其實已經(jīng)改變了許多。

Tips：DNA序列或基因序列是使用一串字母表示的真實的或者假設(shè)的攜帶基因信息的DNA分子的一級結(jié)構(gòu)。

銀杏的基因序列比我們想象的要大的多。舉個例子，人類的身上大約有2萬多個已經(jīng)查明的基因序列，而銀杏有四萬八千多個基因。這是因為在歷史上，銀杏的基因曾經(jīng)經(jīng)歷過兩次加倍事件，相當(dāng)于把自己的染色體又復(fù)制了兩遍。這些多出來的相似基因片段，讓銀杏的基因變異的概率加倍，于是演化出了更多耐旱的抗逆基因。

在傳統(tǒng)的物種演化中，基因突變常是災(zāi)難性的，因為染色體中的有用基因只有一副備份，如果突變導(dǎo)致這些基因無法正常表達(dá)，這個個體就很有可能死亡。但是銀杏的基因中有很多備份，所以哪怕其中有些變異是有害的，也不會影響這個個體的生長發(fā)育。而且，這些突變還有可能是有利于物種生存的變化，所以銀杏看上去呆板，實際上比任何物種都更有可能變異。

Tips：基因突變是基因組DNA分子發(fā)生的突然的、可遺傳的變異現(xiàn)象gene mutation。從分子水平上看，基因突變是指基因在結(jié)構(gòu)上發(fā)生堿基對組成或排列順序的改變。

事實上也確實如此，銀杏基因組中有非常多關(guān)于疾病和害蟲的抗性基因。這些基因大多數(shù)都是重復(fù)的，從而使得銀杏具有防御各種病蟲害的能力。這也是為什么銀杏可以幸存至今的原因之一，它是世界上抗病蟲害能力最強(qiáng)的生物。

不但如此，銀杏還是抗核輻射能力最強(qiáng)的生物。在廣島原子彈的爆炸中心的數(shù)公里范圍內(nèi)，絕大多數(shù)動植物都在之后幾個月內(nèi)陸續(xù)死亡，但卻有6株銀杏頑強(qiáng)生存了下來，成了這里年齡最老的樹種。

核輻射會把生物的染色體打得七零八落，導(dǎo)致生物無法再產(chǎn)生新的細(xì)胞，最后痛苦死去。雖然植物有細(xì)胞壁，可以抵御一部分核輻射，但是在強(qiáng)輻射環(huán)境下，還是會很快凋亡。而銀杏正因為基因備份多，才得以在核爆殺傷范圍內(nèi)幸存。

Tips：核輻射，或通常稱之為放射線，存在于所有的物質(zhì)之中。核輻射是原子核從一種結(jié)構(gòu)或一種能量狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)構(gòu)或另一種能量狀態(tài)過程中所釋放出來的微觀粒子流。

不過，即便是如此優(yōu)秀的基因，銀杏卻依舊差點滅絕。隨著地球氣候的不斷變化，銀杏開始在世界范圍內(nèi)開始滅絕。在大約500萬年前，銀杏在北美洲消失了。大約260萬年前，銀杏在歐洲滅絕。在這之后，銀杏只在中國南方的一些氣候溫暖的山林中存活，直到人類開始關(guān)注這種美麗的樹種之后，銀杏才迎來轉(zhuǎn)機(jī)。

基因測序揭示驚人事實

在2019年，中科院植物研究所聯(lián)合浙大、華大的科研團(tuán)隊，對全球51個銀杏分布區(qū)進(jìn)行了基因測序，從采集到的545個樣本中，得到了一個驚人的事實。全世界其他地方的銀杏樹種，其實都是后來從中國又流傳出去的。這片研究成果在2019年9月14日發(fā)表在《自然》期刊之上，文中對銀杏的流傳之路進(jìn)行了詳細(xì)的探究。

Tips：在銀杏的原產(chǎn)地中國，銀杏樹種群存在三個演化分支，分別是浙江天目山為代表的東部種群，貴州務(wù)川、重慶金佛山為代表的西南種群，廣東南雄。廣西興安為代表的二代南部種群。

而世界其他國家的銀杏樹，其實全部來自于中國的天目山種群。其中日本會栽培銀杏樹，應(yīng)該是古代日本僧侶進(jìn)入中國學(xué)經(jīng)時傳入日本的。這在歷史上也有據(jù)可考，唐朝時中國僧人鑒真六次東渡傳教，在此之前，他也曾朝拜過國清寺。國清寺中至今還有千年銀杏存在。

Tips：基因在結(jié)構(gòu)上，分為編碼區(qū)和非編碼區(qū)兩部分。真核生物的編碼區(qū)是不連續(xù)的，分為外顯子和內(nèi)含子。在原核生物中，基因是連續(xù)的，也就是說無外顯子和內(nèi)含子之分。

至于日本佛教開始興盛，源于日本留學(xué)僧最澄。他曾在公元805年隨遣唐使進(jìn)入中國，在天臺山取經(jīng)學(xué)法，之后回到日本創(chuàng)立日本天臺宗，興建有“日本佛教母山”之稱的延歷寺，并尊浙江天臺山國清寺為祖庭。到現(xiàn)在，日本的銀杏中，年級最老的銀杏依舊在日本佛寺之中。比如日本西本愿寺中的銀杏，就有上千年歷史。所以銀杏隨佛教傳播進(jìn)入日本，是比較可靠的說法。

而歐洲國家移栽的銀杏，根據(jù)基因測序的結(jié)果表明，絕大多數(shù)都直接來自于中國天目山種群。至于是如何傳播過去的，現(xiàn)在已經(jīng)無法考證了。

遍布全球，卻是瀕危物種

雖然看起來銀杏遍布全球，到處都有打卡拍照的園林景觀。但遺憾的是，除了中國的三個原生種群之外，其他地方的銀杏樹，基本上都是通過扦插繁殖或者移栽的結(jié)果。

Tips：扦插也稱插條，是一種培育植物的常用繁殖方法。可以剪去植物的莖、葉、根、芽等，或插入土中、沙中，或浸泡在水中，等到生根后就可栽種，使之成為獨立的新植株。

所以別看銀杏樹很多，其實追根溯源，它們都是從幾株樹上面分出來的。一個物種是否瀕危，要看它是否有足夠數(shù)量維持基因多樣性，如果大家的基因都是一樣的，那么這個物種的前途，是極其堪憂的。

而且，現(xiàn)在多數(shù)野生銀杏，基本上都是上了年紀(jì)的千年古樹，真正的新生樹苗少之又少。在十多年的觀察中，學(xué)者從來都沒有找到一株通過種子發(fā)芽新生的樹種。可以說，如果沒有人類把它當(dāng)做寶大量扦插移栽，銀杏可能早就滅絕了。

Tips：千年銀杏樹，位于陜西西安羅漢洞村觀音禪寺內(nèi)，據(jù)傳，這棵銀杏樹是當(dāng)年唐太宗李世民親手栽種，距今已有1400多年歷史，已被國家列為古樹名木保護(hù)名錄。

制約銀杏種群發(fā)展壯大的因素有以下幾個難點。第一是銀杏幼苗很難成活。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，銀杏的幼苗，很難撐過前三年的生長期。畢竟銀杏并不是非常適合現(xiàn)在地球多變的自然環(huán)境，脆弱的幼苗更經(jīng)不起風(fēng)吹雨打，所以哪怕是現(xiàn)在被人們大規(guī)模養(yǎng)殖，樹苗的育種方式，還是以扦插育苗為主。

第二是在自然界中，已經(jīng)沒有專門幫助銀杏授粉播種的生物了。銀杏是典型的異株傳粉的植物，有雄株和雌株之分。其中雄株占少數(shù)，只開花不結(jié)果，而雌株在授粉之后，會結(jié)出果實。

Tips：異花授粉是指異株、異花以及不同無性系之間的授粉。有的植物雄蕊和雌蕊不長在同一朵花里，甚至不長在同一株植物上，它們的雌蕊必須得到另一朵雄花的花粉，叫做異花授粉。

到現(xiàn)在，學(xué)者認(rèn)為銀杏的傳粉，依靠的是風(fēng)力自然傳播。這種方式效率極低，而且雄株和雌株的距離不能太遠(yuǎn)，要不然很難完成授粉。會出現(xiàn)這種現(xiàn)象有兩種可能，一種是曾經(jīng)銀杏是大片大片的森林，所以只靠風(fēng)力就能完成任務(wù)。另一種可能是，專門幫助銀杏授粉的昆蟲，已經(jīng)滅絕，我們只是不知道罷了。

而且，作為裸子植物，銀杏的果實白果的果肉有毒，而且散發(fā)著一股臭味。這是因為裸子植物的種子需要果肉提供營養(yǎng)，所以不希望有太多動物以它為食。而這種惡臭和毒性，可能是專門為一種動物準(zhǔn)備的。

Tips：白果一般指銀杏果。銀杏果俗稱生白果。白果有小毒，除含有淀粉，蛋白質(zhì)，脂肪外，還含有氫氰酸，一般以綠色的胚部毒性最強(qiáng)。

比如說同為裸子植物的紅松，它的種子是松鼠的最愛，野外環(huán)境下，也只有松鼠可以吃到松子。因此，松鼠成為了紅松種子的傳播者。但專門吃銀杏果的動物已經(jīng)滅絕了，它的果實到現(xiàn)在無人問津，只能掉在腳下自行腐爛。作為高大的樹木，它的樹蔭下并不適合果實發(fā)芽，于是到現(xiàn)在，野生銀杏樹苗幾乎難以找到。這些因素綜合起來，讓銀杏難以擺脫瀕臨滅絕的境地。