達(dá)爾文“可惡的謎團(tuán)”

到1862年時(shí)，查爾斯 · 達(dá)爾文已經(jīng)走遍世界各地，遇見(jiàn)過(guò)令人叫絕的奇妙生物，但他依然對(duì)一朵精致的白色星形小花念念不忘，這是他的老熟人詹姆斯 · 貝特曼（James Bateman）送給他的禮物。

貝特曼是一位英國(guó)園藝家，對(duì)馬達(dá)加斯加的珍稀植物情有獨(dú)鐘。這朵花形態(tài)奇特，花冠下掛著一個(gè)極長(zhǎng)的花蜜囊袋，讓園藝家產(chǎn)生了一種難以言喻的迷戀。收到花的達(dá)爾文雖已遍覽物種、深思起源，卻也一頭扎進(jìn)了對(duì)這個(gè)看似細(xì)枝末節(jié)的物種的研究。

達(dá)爾文寫(xiě)道：“我對(duì)蘭花的興趣幾乎比得上其他任何事?！边M(jìn)化論之父由蘭花得見(jiàn)選擇性演化力量之大觀——花與環(huán)境，與傳粉者共舞。有時(shí)被他稱(chēng)作“我的小寶貝”的蘭花后來(lái)成為他在《物種起源》中廣泛描述的演化力量的模型。引起轟動(dòng)的著作《物種起源》出版三年后，達(dá)爾文又發(fā)表了詳述蘭花眾多驚人習(xí)性的巨著。

同一科的花可以天差地別：有的小到幾乎肉眼難見(jiàn)，有的高大艷麗，有的花瓣卷曲褶皺，有的掛著小囊袋。為什么會(huì)有如此大的差異？達(dá)爾文感到困惑，并將此以及整個(gè)花卉世界的多樣性稱(chēng)作“可惡的謎團(tuán)”。

事實(shí)上，全世界有超過(guò)28 000種蘭花，而且時(shí)不時(shí)冒出新種類(lèi)來(lái)。它們的家園遍及除南極洲以外的全部現(xiàn)代大陸——從北極北部，到赤道地區(qū)，南至南美洲最南端區(qū)域。

目前學(xué)界同行無(wú)法確定——并且正激烈爭(zhēng)論——到底有多少種蘭花，是什么讓它們?nèi)绱硕鄻樱约八鼈冏畛踉诤螘r(shí)何地演化。若揭開(kāi)這些謎團(tuán)的真相，將幫助我們更好了解這一迷人大家族的演化動(dòng)力，以及我們能如何幫助它們抵御滅絕風(fēng)險(xiǎn)。

為尋找答案，研究人員花費(fèi)數(shù)十年時(shí)間挖掘蘭花的歷史。植物的化石通常很難獲得，因?yàn)檐涃|(zhì)有機(jī)物比骨頭等更不易留存。專(zhuān)家們現(xiàn)在傾向通過(guò)系統(tǒng)發(fā)育分析來(lái)追蹤植物首次出現(xiàn)的時(shí)間。他們使用不同物種的DNA，將它們繪制到生命樹(shù)上，然后借助統(tǒng)計(jì)模型讓它們回到過(guò)去，重新創(chuàng)建其歷史。

2015年，科學(xué)家運(yùn)用上述技術(shù)對(duì)所有主要蘭花類(lèi)群的39個(gè)物種以及一些化石數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)序，認(rèn)為蘭花起源于1.2億年前～1.02億年前，最有可能產(chǎn)自澳大利亞地區(qū)。古代蘭花后來(lái)穿過(guò)南極洲傳至熱帶地區(qū)——當(dāng)時(shí)南極洲植被繁茂。從那以后，東南亞就成為大部分蘭花種類(lèi)形成的地方。

至少就目前來(lái)說(shuō)，上述理論是關(guān)于蘭花起源的主流解釋。不過(guò)根據(jù)新的初步調(diào)查結(jié)果，老觀點(diǎn)可能很快要被顛覆。一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)基于1900多種蘭花的DNA，起草了一份研究報(bào)告，確定它們起源于北方，即勞亞大陸（包括現(xiàn)今的歐洲、亞洲和北美大陸）。他們的工作表明，蘭花的多樣化過(guò)程主要發(fā)生于過(guò)去500萬(wàn)年間，而中美洲南部地區(qū)，例如綠意盎然的哥斯達(dá)黎加和巴拿馬，實(shí)際上是蘭花物種形成速度最快的地區(qū)。這篇論文于2023年9月發(fā)布于預(yù)印本網(wǎng)站，一些外部專(zhuān)家認(rèn)為此新假說(shuō)并無(wú)任何營(yíng)養(yǎng)。但論文主要作者、英國(guó)皇家植物園的研究員奧斯卡 · 佩雷斯-埃斯科瓦爾（Oscar Pérez-Escobar）認(rèn)為其發(fā)現(xiàn)毫無(wú)爭(zhēng)議：“追根溯源可以幫助我們理解物種的豐富和奇異?！?/p>

如今，我們需要一本漫長(zhǎng)日志方可解釋蘭花外觀和習(xí)性的多樣性。澳大利亞詹姆斯庫(kù)克大學(xué)的蘭花研究員卡塔琳娜 · 納爾加（Katharina Nargar）為上述新成果做出了貢獻(xiàn)，她表示：“蘭花能做出很多其他植物做不到或做不太好的招數(shù)?！?/p>

根據(jù)納爾加的說(shuō)法，這些招數(shù)中最巧妙、最有用的是，超過(guò)70%的蘭花已經(jīng)具備了在樹(shù)干和樹(shù)枝處而非土壤中生長(zhǎng)的能力，即所謂的附生。納爾加認(rèn)為這使它們能夠開(kāi)拓“自由發(fā)展”的空間。

研究表明，附生蘭花在整個(gè)蘭花族譜中獨(dú)立進(jìn)化了至少14次，而且附生蘭花比陸生蘭花 “種類(lèi)豐富得多”。為在樹(shù)上生存，蘭花獲得了通過(guò)莖和葉上多汁的海綿狀外層吸收空氣中水分的能力，以及直接利用根進(jìn)行光合作用的能力。

那些尚未進(jìn)化到樹(shù)上生活的蘭花也展現(xiàn)出不可思議的多樣化能力。對(duì)此，一個(gè)主流理論認(rèn)為這要?dú)w功于它們的授粉妙招。根據(jù)納爾加的說(shuō)法，某些蘭花可以與其他種類(lèi)產(chǎn)生可育后代，這使其繁衍能力更強(qiáng)，也更有可能創(chuàng)造獨(dú)特的雜交新物種。

沼澤蘭（Marsh helleborine ），一種原產(chǎn)于歐洲和亞洲的蘭花

為確保授粉，一些蘭花還與當(dāng)?shù)貏?dòng)物群達(dá)成了演化“協(xié)議”：蘭花演化出非常復(fù)雜的花朵，只有幾種昆蟲(chóng)能接觸到，而這些昆蟲(chóng)必然只會(huì)把蘭花花粉傳授給蘭花。一個(gè)經(jīng)典案例來(lái)自令達(dá)爾文癡迷的大彗星蘭（Angraecumsesquipedale）。這種蘭花演化出了一個(gè)長(zhǎng)達(dá)0.3米且狹窄的花蜜囊袋，只有長(zhǎng)著長(zhǎng)喙的天蛾才能接觸到它。達(dá)爾文思考過(guò)個(gè)中原因，但當(dāng)時(shí)人們尚未發(fā)現(xiàn)天蛾，因此他的理論直到近四十年以后的1903年才被證實(shí)。

為了適應(yīng)某些授粉媒介，蘭花對(duì)于傳遞花粉的方式非常謹(jǐn)慎。有些蘭花將花粉包裹在精雕細(xì)琢的黏性包裝里，然后精確地將其丟給它們喜歡的傳粉者——后者飛行途中不會(huì)損失分毫，只有到達(dá)目的地后，花粉才被轉(zhuǎn)移。根據(jù)傳粉者（可能是飛蛾，也可能是蜜蜂）特點(diǎn)對(duì)花粉進(jìn)行“特化”包裝的能力，推動(dòng)了蘭花的多樣化，也讓擁有此能力的物種有更大機(jī)會(huì)繁衍大量后代，因?yàn)樗鼈儽仁褂贸Ｒ?guī)方式授粉的物種損失更少花粉——蘭花大家族中，進(jìn)化出“精細(xì)”授粉技藝的譜系比堅(jiān)持傳統(tǒng)的譜系有更高的物種形成率。

更令人叫絕的是，一些蘭花已經(jīng)演化到了能通過(guò)外觀、氣味和釋放特殊化學(xué)物質(zhì)來(lái)模仿優(yōu)質(zhì)傳粉者的配偶或食物的能力，不知情的昆蟲(chóng)被引誘到花冠上拾取花粉。蜂蘭花（Ophrysapifera）外觀和氣味都像雌性蜜蜂；南非的腐肉花（Satyrium pumilum）模仿死去動(dòng)物的氣味以吸引果蠅；萼距蘭（Disa pulchra）偽裝成其他提供花蜜的花朵，以誘騙昆蟲(chóng)前來(lái)覓食。由于如果此類(lèi)策略太常見(jiàn)，蜜蜂、黃蜂和蝴蝶都能識(shí)破騙局，蘭花還會(huì)調(diào)整模仿行為，變化出新策略，演化出新物種。

荷蘭萊頓自然生物多樣性中心的蘭花形態(tài)研究員黛維 · 普拉馬尼克（DewiPramanik）表示，這些獨(dú)特的花朵形態(tài)策略是蘭花多樣性的一大“基礎(chǔ)”。

灰塵狀的種子也可能是蘭花快速多樣化的一大法寶。一個(gè)蘭花種子包可容納多達(dá)400萬(wàn)粒種子，尺寸有時(shí)小至0.05毫米長(zhǎng)（植物王國(guó)中最小的種子），這意味著一陣風(fēng)就能輕松驅(qū)散大量種子。盡管大多數(shù)種子永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)芽，但相比種子體積較大的植物，蘭花的微小種子確實(shí)增加了多樣化的可能。

湯普森認(rèn)為，蘭花的出眾可能并不完全取決于植物本身的技能，也有外部因素發(fā)揮作用。當(dāng)他對(duì)近1500種陸生蘭花進(jìn)行另一項(xiàng)系統(tǒng)發(fā)育統(tǒng)計(jì)分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)全球氣溫開(kāi)始下降（大約1000萬(wàn)年前）時(shí)，它們的多樣性就會(huì)“爆炸”。全球變冷對(duì)蘭花物種形成速度的影響比單純時(shí)間影響的可能性高700倍，因此蘭花是“氣候驅(qū)動(dòng)物種形成的最佳案例”。

不幸的是，這也意味著全球氣候變暖對(duì)蘭花將構(gòu)成巨大威脅。湯普森說(shuō)道：“我認(rèn)為滅絕事件將增加，因?yàn)樗鼈冎杏泻芏喽歼m應(yīng)了寒冷，而且我們已經(jīng)看到2023年的天氣有多熱?！绷硪环矫?，如前文所述，蘭花對(duì)傳粉媒介的選擇很挑剔，因此氣候變化導(dǎo)致昆蟲(chóng)滅絕或離開(kāi)棲息地的情況很可能令蘭花找不到傳粉者。

從演化史層面看，蘭花應(yīng)當(dāng)繼續(xù)繁衍，我們也會(huì)不斷發(fā)現(xiàn)新的蘭花品種。前文提到的蘭花起源澳洲的論文第一作者托馬斯 · 吉夫尼什（Thomas Givnish）是美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校植物學(xué)和環(huán)境研究教授，在他看來(lái)：“如果觀察蘭花物種數(shù)量隨時(shí)間的變化，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它并沒(méi)有顯示出任何趨于平穩(wěn)的證據(jù)。但人為造成的氣候變化和棲息地破壞正給這些花卉限定未來(lái)?！?/p>

一些計(jì)算表明，植物物種的滅絕速度比1900年前至少快500倍，蘭花在瀕危名單上名列前茅。自1996年以來(lái)，孟加拉國(guó)已經(jīng)失去了188種蘭花中的32種；捷克特有的蘭花品種，其適宜棲息地已減少92%；在美國(guó)佛羅里達(dá)州，著名的幽靈蘭數(shù)量減少了一半；印度的蘭花開(kāi)花時(shí)間變得異于往常，這可能擾亂授粉。根據(jù)2023年發(fā)表的一項(xiàng)研究，近280種已知蘭花物種需要“立即采取保護(hù)行動(dòng)”，但其中大多數(shù)仍然缺少足夠保護(hù)。

佩雷斯-埃斯科瓦爾表示，如果大部分多樣性是在過(guò)去500萬(wàn)～1000萬(wàn)里出現(xiàn)的，那么我們現(xiàn)在所經(jīng)歷的物種迅速消失可能抵不過(guò)新增。佩雷斯-埃斯科瓦爾的任務(wù)是促成更多國(guó)際合作，對(duì)所有現(xiàn)存蘭花物種（無(wú)論數(shù)量有多少）進(jìn)行DNA采樣，因?yàn)樗J(rèn)為這有助于清楚繪制該植物的演化歷史。

學(xué)界的一個(gè)普遍共識(shí)是：我們想要用最好的策略和方法阻止蘭花滅絕的趨勢(shì)，想要拯救蘭花的棲息地，關(guān)注蘭花的授粉媒介，杜絕蘭花的非法貿(mào)易，等等——其中關(guān)鍵在于解答達(dá)爾文口中那個(gè)“可惡的謎團(tuán)”，即蘭花在物種形成方面的成功源于什么？進(jìn)一步解析有關(guān)蘭花多樣性的各種細(xì)節(jié)可幫助相關(guān)人士理解它們那生猛的演化可塑性，有望為它們提供適應(yīng)環(huán)境變化的機(jī)會(huì)。

資料來(lái)源 Nautilus