世界上最孤独的植物,用上了AI相亲

2024-08-30 09:35:43 - 南周知道

全世界范围内现存的野生苏铁类植物仅存三百余种,绝大多数被世界自然保护联盟(IUCN)红色名录列为濒危物种,每一棵都弥足珍贵。今年5月底,伍德苏铁持续多年的相亲工作终于也搭上了AI的便车。

“知道”(nz_zhidao)跟你谈谈,一棵树的故事。

世界上最孤独的植物,用上了AI相亲

(ICphoto/图)

“成熟稳重,风度翩翩,貌端体健,全球独子,渴望觅年龄相仿、同一物种雌树为侣……”就算你没有参加过相亲活动,没逛过相亲角,类似的相亲文案也一定听说过不少。

等下,这里面写到的“全球独子”是怎么回事,还想要找到同一物种的雌树?难不成有人想给植物相亲吗?

是的,你没理解错。有一棵经历了长达百年“空窗期”的健康、高龄的孤独雄树,因为迟迟未能脱单,牵动着生物界许多科研人员的心。为了解决雄树的脱单难题,他们尝试各种方法,付出数十年的努力——今年开始,他们甚至用上了AI。

这棵树的名字叫作伍德苏铁,它的家族见证了恐龙征服地球的年代,也看过沧海桑田,斗转星移,而它是目前地球上唯一仅存的雄株。古生物学家理查德·福特在书中介绍道:“这无疑是世界上最孤独的生物。” 

世界上最孤独的植物,用上了AI相亲

唯一而珍贵的伍德苏铁

苏铁家族的植物,大都看上去比较粗壮,枝干不分支,就这么一根笔笔正正地长在那里,树干顶部冒出来大片像羽毛一样茂密的叶子。它们喜欢温暖湿润的环境,四季常绿,又因为树形颇有气势,有相当的观赏价值,在南方地区经常可以看到苏铁的身影。

别看苏铁长了一张“大众脸”,实际上苏铁家族的起源可以追溯到大约3亿年前,也就是古生代的最后一个纪,二叠纪。什么概念呢,当时雏形的恐龙才开始出现,远还没有成为地球的霸主。到了侏罗纪时代(距今1.9亿年),苏铁进入最繁盛的时期,踪迹几乎遍布整个地球。

没有人确切地知道,后来的地球发生了什么变故,恐龙又是怎么样遭遇了灭绝。而曾经与恐龙共享一片蓝天的苏铁家族,凭借着强大的生命力,熬过了大灭绝、冰川期等诸多考验,幸存并繁衍至今,成为了“活化石”般的地球历史见证者。

目前,全世界范围内现存的野生苏铁类植物仅存三百余种,绝大多数被世界自然保护联盟(IUCN)红色名录列为濒危物种,每一棵都弥足珍贵。

1895年,植物学家约翰·麦德利·伍德在南非诺耶森林边缘发现了一棵特别的苏铁,它有着雄伟的树冠、粗壮的枝干,大片羽毛状的深绿色叶子簇生在茎顶上,散开成优雅的弧形,让人一见难忘。

这是一个前所未见的品种,为了纪念植物学家的发现,这棵树就叫作伍德苏铁。

苏铁家族里的树有一个共同的特点,它们雌雄异株,也就是说,雌花和雄花分别生长在不同的植株上,单靠自己一棵树没有办法完成传统意义上的传宗接代。至于这棵树属于雄株还是雌株,主要在开花的时候进行辨别,雌树开的花是扁球形状的,下方有裸露的胚球,雄树的花则是黄色圆柱形的,有点像一根大玉米。

那么,伍德苏铁自然也不例外,它需要找到一棵雌树才能进行自然繁殖。可惜的是,自约翰·麦德利·伍德发现这棵苏铁之后,植物学家们找遍了附近的森林,也没能找到一棵相同的品种,久而久之,伍德苏铁就成了真正的单身贵族。

好在苏铁植物还留了一手吸芽繁殖技能,即切取出具有独立根系和生长点的分株苗,让它生长为一棵小苏铁。除了出于保护和研究的目的,伍德苏铁的吸芽被送到英国皇家植物园林邱园和南非德班植物园,而后通过多次分芽,栽培出一百多棵小苏铁,送往世界各地。

世界上最孤独的植物,用上了AI相亲

(ICphoto /图)

世界上最孤独的植物,用上了AI相亲

寻找雌树有什么意义

或许有人看到这里会产生疑问,既然已经有方法能够让伍德苏铁“一变三,三变多”,这样继续分株下去不也挺好的吗?

其实通过这种无性繁殖方式孕育出来的后代,基因和原本的那棵伍德苏铁没有任何区别,可以看作是克隆体。如果这个种群的所有个体,都由同一套基因克隆而成,当它们未来面临环境变化、病菌等不可预知的风险时,可能会脆弱得不堪一击。

再者,来自远古时代的苏铁植物揭示出一条特殊的种子植物演化路线,对于研究生物、地理、历史等学科都有重要意义。找到雌株,让它们进行有性繁殖,才是最优解。

为了让这棵独苗拥有伴侣,不少科学家费尽了心思,实在找不到雌树,他们就尝试用回交的方法,创造一棵雌树。简单来说,回交的原理就是将两个品种杂交,它们产生的下一代再与它的亲本进行杂交,通过多次回交,不断加大该基因的占比。

这方法听上去就非常违背伦理道德,因此一般只运用在植物研究当中,比如新型高产水稻的抗倒伏、抗虫害以及耐旱等优良特性,就是通过上万次回交转育而来。

经过多次筛选之后,科学家们在非洲找到了一种与伍德苏铁亲缘较近、还未完全形成生殖隔离的植物,叫作内塔尔苏铁。他们把两者杂交得到的雌株后代与伍德苏铁雄株杂交,然后循环上述的操作,继续筛选,继续杂交。

设想很美好,时间很漫长。一棵苏铁类植物,从种子发芽到植株开花普遍需要十几年,如果按照计划,通过五代的杂交,让这棵雌株的基因无限接近伍德苏铁自然雌株,这实验一做就需要七八十年。

值得注意的是,即便实验成功了,又或者是继续拉长时间战线,再次多轮回交,我们得到的依然不是纯正的伍德苏铁雌株,而只是无限接近的伍德苏铁雌株。

科学的研究手段总是要与时俱进,今年5月底,伍德苏铁持续多年的相亲工作终于也搭上了AI的便车。南安普顿大学的研究团队运用无人机对森林进行成像分析,并用上人工智能图像识别算法,决心在这棵树的南非老家、数千英亩的森林中展开地毯式勘探。

祝他们好运!希望在那片广袤的密林深处,有一棵伍德苏铁雌株还在等待。

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