植物也“返祖”

張雅嵐+程鈺姝

老師講完《調(diào)查周邊環(huán)境中的生物》這一課后，安排了一次校園內(nèi)生物的調(diào)查。我們在調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，同一株花葉小臘長出兩種枝葉，且這一現(xiàn)象在另外13棵這種植物上都有不同程度的體現(xiàn)。是生活環(huán)境導(dǎo)致它們長成這樣，還是另有原因？

在請教了老師后，我們進(jìn)行了實地考察，并設(shè)計實驗研究，推測影響植物出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因，希望從中得到合理的解釋和答案。

一、研究思路

經(jīng)過多次討論，我們一致認(rèn)為，這種現(xiàn)象是罕見的植物返祖現(xiàn)象。在查閱資料時發(fā)現(xiàn)，對返祖現(xiàn)象的研究并不多，植物方面的更少，而且經(jīng)過檢索，并沒有發(fā)現(xiàn)花葉小臘返祖現(xiàn)象的同類研究。

為此，我們選用花葉小臘作為研究對象，重點以同一株花葉小臘返祖前后的枝葉作對照，通過比較莖、葉、柔毛等特征，并用顯微鏡觀察比較返祖前后葉片中的葉綠體數(shù)量、實地研究其環(huán)境特點，推測發(fā)生返祖現(xiàn)象的原因，提出合理的觀點，從而了解植物返祖現(xiàn)象。

二、研究過程

1.返祖現(xiàn)象的有關(guān)解釋

返祖是指生物體偶然出現(xiàn)祖先的某些性狀的遺傳現(xiàn)象，是一種不太常見的生物“退化”現(xiàn)象。返祖現(xiàn)象也是生物進(jìn)化的一種證據(jù)。

2.植物特征分析

小臘樹（小臘）為原生品種，屬于木犀科，常綠灌木或小喬木，小枝密披短絨毛。葉薄革質(zhì)，單葉對生，葉橢圓形或卵狀橢圓形，背面中脈有毛。花白色，花冠裂片長于筒部，花藥黃色，超出花冠裂片，顯著花梗；圓錐花序，長4至10cm。

花葉小臘樹（花葉小臘）為培育變種，屬于木犀科，常綠灌木，葉對生，薄革質(zhì)，橢圓形或卵形，全緣或不規(guī)則波狀凹入。葉面有銀綠至乳白色或乳黃色斑紋鑲嵌。圓錐花序，乳白色。

比較兩者發(fā)現(xiàn)，花葉小臘保留了原生品種的基本特征，最大的不同就是枝葉特征。因此，在進(jìn)行實驗時，我們重點選擇同一株花葉小臘返祖前后的枝葉作比較和測量。

3.實驗分析

（1）以校園內(nèi)13棵花葉小臘作為實驗對象，采摘同一株花葉小臘兩根不同的枝葉，并選擇由同一枝條分生出來的沒有返祖和返祖后的枝葉，保持枝條長度、葉片數(shù)、節(jié)數(shù)等基本一致。

（2）用放大鏡分別觀察花葉小臘的原枝葉和返祖后的枝葉。通過比較分析花葉小臘返祖前后枝葉的葉片、莖、柔毛等特征，發(fā)現(xiàn)花葉小臘雖然花葉部分枝條占了全株植物的大部分，但性狀很不穩(wěn)定；而花葉小臘返祖后的枝葉特征與原生小臘樹的一致，返祖枝條的新生枝葉所表現(xiàn)的性狀很穩(wěn)定，并有向原生品種返祖發(fā)育的趨勢。

（3）將花葉小臘返祖前后的葉片表皮撕下，分別制作臨時裝片，放到顯微鏡16×10的放大倍數(shù)下觀察，選5至10個不同視野，觀察并記錄細(xì)胞內(nèi)葉綠體的數(shù)量。

（4）將生物顯微演示裝置與電腦連接，拍攝葉片中葉綠體的情況并保存。

觀察結(jié)果顯示，花葉小臘葉片銀白色邊緣部分的大多數(shù)細(xì)胞中葉綠體很少，甚至沒有；而綠色部分大多數(shù)細(xì)胞中都有葉綠體，但數(shù)量不多，且分布不均勻。所以我們認(rèn)為，花葉小臘葉片中葉綠體數(shù)量不多是導(dǎo)致其葉片呈銀白色或乳黃色的緣故。

返祖后的葉片細(xì)胞中葉綠體的數(shù)量比返祖前（花葉）細(xì)胞中的葉綠體要多得多，基本與原生品種的一樣多，說明返祖后的枝葉特征與原生品種十分相似，性狀穩(wěn)定。

綜上分析，無論從花葉小臘的外部特征，還是從葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)（葉綠體），其返祖現(xiàn)象主要表現(xiàn)為葉面積大小、枝條粗細(xì)、莖節(jié)長度、柔毛特點、葉綠體數(shù)量等的變化。返祖后的新生葉片面積增大，枝條增粗，莖節(jié)增長，柔毛增多，葉綠體數(shù)量明顯增多，枝葉全綠色，性狀穩(wěn)定，變化特征與原生品種小臘樹十分相似。

我們推測，花葉小臘的植物體內(nèi)存在不穩(wěn)定的基因，發(fā)生返祖后遺傳物質(zhì)并未發(fā)生變化，而這些基因由于一些外在環(huán)境因素暫時失活，但被激活后，則表現(xiàn)出與祖先一樣的性狀。

4.生存環(huán)境分析

除了由植物自身的基因決定外，水、肥、陽光的改變也會引起植物出現(xiàn)返祖現(xiàn)象。葉片顏色會隨陽光強(qiáng)弱變化而改變，一些斑葉植物在光照不足、氮肥比例過高時，會出現(xiàn)葉色轉(zhuǎn)綠的返祖現(xiàn)象，正如花葉小臘的返祖現(xiàn)象一樣。

5.返祖現(xiàn)象發(fā)生的原理

關(guān)于返祖現(xiàn)象，現(xiàn)代遺傳學(xué)有兩種解釋：

一是由于在物種形成期間已經(jīng)分開的，決定某種性狀所必需的兩個或多個基因，通過雜交或其他原因重新組合，于是該祖先性狀又得以重新表現(xiàn)。

二是在進(jìn)化過程中，決定這種祖先性狀的基因早已被組蛋白為主的阻遏蛋白所封閉，但由于某種原因，產(chǎn)生出特異的非組蛋白，可與組蛋白結(jié)合而使阻遏蛋白脫落，結(jié)果被封閉的基因恢復(fù)活性，重新轉(zhuǎn)錄和翻譯，表現(xiàn)出祖先的性狀。

三、結(jié)論

1.植物界出現(xiàn)的各種返祖現(xiàn)象說明，在系統(tǒng)發(fā)育過程中，控制祖先原有性狀的一些基因既沒有消亡，也沒有喪失，而是失活。由于一些外在的環(huán)境因素，激活了系統(tǒng)發(fā)育過程中已經(jīng)失活的基因，出現(xiàn)返祖現(xiàn)象。

原有性狀的基因怎樣失活？失活的基因如何被激活？研究這些問題，對揭示生物的進(jìn)化有著十分重要的意義。

2.既然返祖現(xiàn)象是一種不太常見的生物“退化”現(xiàn)象，就可能對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來不利影響，如農(nóng)作物減產(chǎn)、優(yōu)良性狀的傳遞等等。因此，對于那些有觀賞價值的植物，為了保持藝術(shù)性和觀賞性，應(yīng)防止它們發(fā)生返祖現(xiàn)象。（指導(dǎo)老師：潘俊強(qiáng)）

相關(guān)鏈接

動物返祖現(xiàn)象

返祖現(xiàn)象是一種不太常見的生物“退化”現(xiàn)象，無論植物還是動物身上都可能會體現(xiàn)。在人類史上，就出現(xiàn)過不少返祖現(xiàn)象的記載。如一生下來身上就長滿毛發(fā)的毛孩，就是人類毛發(fā)組織器官的返祖“退化”現(xiàn)象；耳朵可超大幅移動，可歸類為神經(jīng)系統(tǒng)的返祖“退化”現(xiàn)象等等。由此可見，返祖現(xiàn)象顯現(xiàn)的部位具有不確定性。

雖然上述返祖現(xiàn)象嚴(yán)格說來并非一種疾病，但如果人類某些具有特殊功能的器官也出現(xiàn)返祖“退化”現(xiàn)象，如控制感情、道德觀的神經(jīng)協(xié)調(diào)系統(tǒng)、大腦系統(tǒng)出現(xiàn)返祖“退化”現(xiàn)象，由于古代人類重要部位的神經(jīng)協(xié)調(diào)系統(tǒng)與現(xiàn)代人不可能完全相同，其智力程度也相對較低，將使該人可能表現(xiàn)出某種先天性心理障礙、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、智障等。

因此，不能完全排除個別先天性精神病、先天性智障的起因與神經(jīng)協(xié)調(diào)系統(tǒng)、大腦系統(tǒng)出現(xiàn)返祖“退化”現(xiàn)象有關(guān)，如果能研究證明這些疾病的起因確實與返祖“退化”現(xiàn)象有關(guān)，則可在治療時針對患者精神病、智障的不同成因區(qū)別對待，對癥下藥。