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中科院西雙版納熱帶植物園研究員星耀武——

下“笨功夫”解讀植物演化密碼(自然之子)

本報記者  楊文明
2023年05月04日05:41 | 來源:人民網(wǎng)-人民日報
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  41歲的中國科學院西雙版納熱帶植物園研究員星耀武(見上圖,張秋月攝),和植物打交道已有19年。他每年都會拿出兩三個月時間蹲守高寒山區(qū),從古植物化石入手、結合現(xiàn)代分子生物學技術,解讀植物演化密碼,讓我國的橫斷山區(qū)高寒植物演化研究達到國際領先水平。

  跟著興趣,選擇了古植物

  上大學時,星耀武本科專業(yè)選擇了農(nóng)學,沒想到卻被植物研究吸引,來到中國科學院昆明植物研究所讀碩士,研究植物分類,主攻棕櫚藤科。

  2006年,星耀武讀博時,有兩個路徑擺在他面前——一邊是熱門的分子植物學,技術前景廣闊;另一邊是相對“冷門”的古植物研究,主要和植物化石打交道。因為總想知道這么多相似的物種從何而來、如何演化,他“跟著興趣,選擇了古植物”。

  星耀武解釋,通過基因組學的方式固然可以估算植物分化的年代,但估算畢竟有偏差;古植物化石研究正好能有效校正偏差。同時,古植物化石又蘊含大量的古氣候、地理信息,可以更全面地分析、推斷植物演化機制。

  要研究古植物,先要有研究材料——化石。但在動輒以百萬年為計算單位的地質年代中,古植物能否有化石保存下來、保存下來的化石能否被人發(fā)現(xiàn),都存在不確定因素。更何況,星耀武讀博時,云南新生代植物化石采集才起步不久,數(shù)量有限。

  當時,為了找化石,一年下來,星耀武跑遍了云南20多個化石點,采集了數(shù)千塊植物化石。跑礦區(qū)、采化石、編號、拍照,一塊又一塊的化石就像拼圖,結合云南的地層信息,在星耀武的腦海中逐漸清晰。

  星耀武的博士論文,研究對象之一是在昆明市尋甸回族彝族自治縣柯渡鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)的一塊松果化石。星耀武一眼就看出這個松果更像云南南部思茅松的果實,而不是現(xiàn)在昆明地區(qū)廣布的云南松的果實!盎淮螅N含的科學問題不少:一來說明當時昆明地區(qū)的氣候類似現(xiàn)在的滇南,更溫暖濕潤;二來這一物種目前在昆明消失,同時消失的恐怕不止這一物種,很可能是多個植物類群;三是推動這一變化的原因,結合古氣候重建,我們分析認為是氣候演化特別是季風強度的變化!毙且湔f。

  系統(tǒng)梳理古植物化石研究成果

  得益于博士階段對古植物化石的研究,星耀武成功申請了瑞士蘇黎世大學的博士后項目。那時他在蘇黎世大學的課題組正在開展6500萬年以來全球被子植物演化的研究,星耀武需要完成全球古植物化石相關研究的梳理分析。

  這一研究,星耀武整整做了三年——全世界近200年的2000多篇古植物化石論文、2000多個古植物化石分布點,被他整合進了一個新生代被子植物化石數(shù)據(jù)庫。

  近年來的論文有電子版,可一兩百年前的論文需要去圖書館借閱。漢語、英語無障礙,日語、俄語、法語怎么辦?“好在古植物學研究在全世界都是小眾學科,開展科研合作比較順暢,缺哪個點的信息、需要哪篇論文,都能找到相應國家的研究者,請他們協(xié)助提供!毙且湔f,文獻梳理、數(shù)據(jù)庫建設是笨功夫,卻讓自己全面系統(tǒng)梳理了近200年來古植物化石研究成果。

  值得一提的是,當年星耀武完成的數(shù)據(jù)庫,現(xiàn)在成了全世界古植物研究的重要工具。這幾年,星耀武時不時會收到郵件,當年為他提供科研數(shù)據(jù)的研究者,也會來跟他詢問其他問題、共同開展科學研究。

  了解星耀武的研究情況后,中國科學院西雙版納熱帶植物園邀請他擔任研究員。星耀武毫不猶豫選擇了回國:“高寒山區(qū)廣布的中國,在高寒植物研究領域還缺少相匹配的科研成果!

  聚焦橫斷山區(qū),探究高寒植物演化

  實際上,在高寒植物研究中,當時國際上最熱點地區(qū)是南美洲的安第斯山!艾F(xiàn)在,橫斷山區(qū)也成了高寒植物演化研究的熱詞!”星耀武說。

  2016年,34歲的星耀武回國組建團隊,重點研究橫斷山區(qū)高寒植物演化。不少近緣物種看起來很像,卻不容易區(qū)分。加上存在雜交現(xiàn)象,如果采集的材料不對,后面的基因組分析便無從談起。“對比不同區(qū)域的植物、看同一區(qū)域植物每年的變化,都能幫助我發(fā)現(xiàn)新的科學問題!毙且湔f。

  通過選取橫斷山及其鄰近高寒生物區(qū)中多樣性較高的18個被子植物類群共計3798種植物,星耀武團隊整合地理分布區(qū)和生物區(qū)演化,建立起一個新的生物地理模型,并推斷橫斷山區(qū)是高寒物種起源和分化的搖籃——分子生物學證據(jù)表明,約3000萬年前,高寒植物就在橫斷山區(qū)起源;而七八百萬年前,伴隨橫斷山區(qū)經(jīng)歷的一段快速隆升,橫斷山區(qū)植物加速分化,為如今的植物多樣性奠定了基礎!耙郧拔覀冋f橫斷山區(qū)是北溫帶高寒植物分化中心,但具體什么時候分化、分化機制如何,還缺少定量研究;我們的研究,定量地證明橫斷山區(qū)是高寒植物的起源中心!毙且湔f。

  高寒植物對氣候變化尤其敏感。星耀武計劃,未來將進一步研究北半球山地植物演化,他說:“應對氣候變化,我們需要對植物有更多了解!


  《 人民日報 》( 2023年05月04日 10 版)
(責編:胡永秋、袁勃)

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