大气二氧化碳水平增加或改变植物进化路线

发布时间:2011-2-19 17:26    发布者:1770309616
关键词: 大气二氧化碳 , 改变植物进化 , 水平增加
据美国物理学家组织网2月16日报道,密歇根大学最近一项研究指出,大气中二氧化碳水平增加导致全球变暖,可能影响植物与昆虫之间的相互作用,改变植物的进化路线。

自然界很多植物都能产生一些苦味毒素以保护自己不被昆虫吃掉,乳草也是其中之一。这种化学防御导致了植物和昆虫之间的长期斗争史,如马利筋乳草和吃它们的黑脉金斑蝶毛虫。蕾切尔·万尼特和马克·亨特对密歇根州北部的一种普通乳草叙利亚马利筋进行了调查,研究了不同基因的乳草种系对大气中二氧化碳浓度增加的不同反应,以及这种反应如何影响它们被昆虫吃掉的可能性。

研究人员在实验中不断增加二氧化碳浓度,观察乳草在生长、无性繁殖、产生化学和物理防御等方面受到的影响。尽管随二氧化碳浓度增加,所有乳草都长得更大,所有的种系生长繁殖都有所提高,但它们在抵抗食植昆虫的化学和物理防御方面却大不相同。尤其是它们产生的心脏毒素如强心甾烯类,某些乳草种系随着二氧化碳增加所产生的强心苷增加,而大部分种系却会降低,有些甚至降低了50%。另一种与化学防护相反的途径,是物理防护。如植物叶子更坚硬,生长更快,耐受毛虫啃食的能力就越强。

万尼特指出,虽然植物的防御策略帮助还是妨碍了黑脉金斑蝶毛虫尚不明确,但研究结果提供了植物对二氧化碳增加的反应方面的证据,显示了植物保护机制的遗传基础差异,植物—昆虫互动的变化,以及互动作用如何影响了植物对气候变化的适应性。

主要研究人员、密歇根大学亨利·格里森学院生态与进化生物学研究生万尼特说,植物自我保护和昆虫食用植物的方式,都和环境因素如二氧化碳浓度有关,这些因素会改变食植昆虫带来的“选择压力”,从而影响植物进化。选择压力是进化的动力,会导致一个群体的基因构成改变。如果昆虫给植物带来过多危险,植物就无法成功繁殖,而那些遗传了抗虫基因特征的植物就会占据优势。这种优势会使具有抗虫基因特征的植物在种群上更加广布,由“压力”而驱使植物的抗虫性增强。


附一:

      污染驱动物种进化历程 小鱼基因变异抵抗毒化物

科学网(kexue.com)讯 北京时间2月22日消息,大部分人都认为进化是一个漫长的过程,通常在几千年之久的时间里慢慢进行一些改变。但在一种大西洋小鳕(Atlantic tomcod)鱼类的身上,这个过程却以惊人的速度发生着。

据国外媒体报道,这些生活在纽约和新泽西州间的哈德逊河中的大西洋小鳕,由于数十年来受到河道中排放的毒性污染物影响,在短短几十年年内就进化出了抗药性,可以将毒素保存在脂肪中而不会对自身造成损害。科学家认为,虽然一般来讲长期进化是自然选择的结果,但是这也是一个污染驱动进化的典型例子。

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污染驱动进化:大西洋小鳕迅速进化出抵抗毒化物的能力

进行该项研究的纽约大学医学院环境医学研究所艾萨克-沃金(Isaac Wirgin)博士表示,这些非常迅速的变化显然不是受自然因素影响,这种情况或许同一些昆虫对某些杀虫剂产生一定抵抗力,或者细菌对抗生素产生抗药性的现象类似。

沃金博士说:“这是一个脊椎动物对外界影响产生抵抗机制的实例。”对于产生抵抗力的鱼类,研究人员发现其主要的变化发生在芳香烃受体基因(AHR2)上,这种基因能够制造释放体内受污染毒素的蛋白质来保护自体不受损害。通常来讲天然的AHR2很容易与污染物联结,转变为对宿主动物有害的有毒基因。而在发生变异后的变体,却很不易与污染物发生作用,据研究人员介绍,变异后的变体基因抵抗污染物的联结能力达到未变异前的5倍之多。

据了解,哈德逊河的污染可以追溯至1947年,直至30年前才被禁止,河边的通用电气公司向河中排放了大量的多氯联苯(PCBs),其影响至今仍没有消除。据科学网(kexue.com)了解,大西洋小鳕约能生长到10英寸(约25.4厘米),主要生活在河流当中,尽管不是一种会受商业捕捞成为食品的鱼类,但其是一些大鱼的掠食目标。所以沃金博士担心,那些吃掉含有毒化物质大西洋小鳕的大鱼,最终可能会被人类所食用从而造成危害。
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