满大街的银杏树，为啥就成濒危物种了？基因测序揭示惊人事实

　　银杏树是一种有极高观赏价值的裸子植物，每到秋季，它黄色的落叶总会成为人们集中打卡的地方。在中国、美国以及日本的各类景点中，很多都有银杏树的踪迹。
　　Tips：银杏，学名：Ginkgo biloba L.，是银杏科、银杏属植物。银杏为中生代孑遗的稀有树种，是中国特产，仅浙江天目山有野生状态的树木。
　　可奇怪的是，就是这种烂大街的银杏，确实妥妥的濒危物种。这是怎么回事？想要说明白，我们还要从几亿年前的大灭绝开始讲起。
　　活化石银杏
　　银杏树大概是这个世界上现存最古老的大型树种了。一般来说，这类老牌玩家在漫长的演化过程中，会分化出很多不同的物种。我们可以根据生物学上的分类，找到生物之间彼此的亲缘关系，按照远近划分为界-门-纲-目-科-属-种七个大类。比如说我们人类，虽然是人属动物中唯一存活下来的物种，但是向上求索，在哺乳纲灵长目中，我们有很多远亲存在。
　　Tips：生物分类学通常直接称分类学taxonomy，是一门研究生物类群间的异同以及异同程度，阐明生物间的亲缘关系、基因遗传、物种进化过程和发展规律的基础科学。
　　但是银杏树就非常奇怪了，它是银杏纲，银杏目，银杏科，银杏属下的唯一一个树种。也就是说，现代的银杏，在地球上已经找不到其他亲缘关系比较近的物种了。至于原因，是因为银杏纲下的其他树种，都在2亿7千万年间的气候变化中，全部灭绝了。
　　银杏纲植物的发家史起源于三亿年前的二叠纪，当时大气中二氧化碳的水平，是现在的3倍，受温室效应影响，全球平均气温比现在要高。再加上大陆因为板块漂移聚合在了一起，所以大陆腹地常常是干旱燥热的气候。
　　Tips：二叠纪Permian period是古生代的最后一个纪，也是重要的成长期。二叠纪开始于距今约2.99亿年，延至2.5亿年，共经历了4500万年。
　　这样的变化正好适合松柏、银杏这样的裸子植物生存，所以银杏纲家族下的植物曾经遍布全世界，是过去的优势物种。学者也在化石中找到了不少和银杏亲缘关系很近的树种。
　　但是到了约2.76亿年前，地球上发生了一次名为三叠纪的物种大灭绝事件。虽然到现在还没有搞清楚究竟发生了什么，但可以确定的是，绝大多数海洋生物和过半的陆生动植物突然大规模灭绝。在这一时期内，地球上甚至都没有地区形成煤层，可见对植物的打击到底有多大了。
　　Tips：被子植物一般指被子植物门。被子植物是当今世界植物界中最进化、种类最多、分布最广、适应性最强的类群。
　　当然，既然裸子植物跌下神坛，自然有其他物种接替它们的位置。被子植物突然在地球上出现，这种一年生的小型植物对气候变化的耐受性更高，它只会在温暖的夏季开花，留下种子之后就开始迅速枯萎。这种一岁一枯荣的生存方式，显然比常青的裸子植物更适合地球环境。于是，在这场生存之战中，银杏门下的所有物种，除了银杏之外全部灭绝。
　　Tips：白垩纪Cretaceous Period是地质年代中中生代的最后一个纪，开始于1.45亿年前，结束于6600万年前，历经7900万年。白垩纪是最大的恐龙出现时期，许多新的恐龙种类开始出现。
　　而等到6500万年前的白垩纪，小型撞击导致的灾难不但让恐龙灭绝，陆地上高大的树种又迎来了一次全面打击。因为裸子植物生长时间长，基本都是高大的树种，于是又遭受到了一次灭绝的洗礼。结果到现在，地球上只剩下四大类裸子植物。到今天还幸存着的，是北方常见的松柏，以及很难开花的苏铁，被当做中药的买麻藤，以及我们主角银杏。
　　在漫长的演化中，这些裸子植物都成功适应了环境，成为了最后的幸存者。比如说松柏，它们的抗寒能力越来越强，结果在北寒带变成了优势树种。而苏铁类龟缩在亚热带气候中幸存至今，买麻藤类则向着被子植物的方向演化。
　　Tips：裸子植物一般指裸子植物门。裸子植物门（Gymnospermae）是植物界的1门，既是颈卵器植物，又是种子植物。裸子植物都是多年生木本植物,多数是乔木。
　　但说到银杏树，人们此前一直都没有搞懂，和过去没有太多变化的银杏，到底是怎么熬过一次又一次的大灭绝的。毕竟，它的近亲，可是全都灭绝了啊。
　　为什么银杏可以幸存下来？
　　因为全世界唯一有银杏自然栖息地的，只剩下了中国，所以揭开银杏存活奥秘的重任自然落在了我国科学家的肩上。2016年，我国对银杏做了一次基因测序，结果发现了不少秘密。虽然银杏树外表看起来和2亿多年前没有什么变化，但是基因上其实已经改变了许多。
　　Tips：DNA序列或基因序列是使用一串字母表示的真实的或者假设的携带基因信息的DNA分子的一级结构。
　　银杏的基因序列比我们想象的要大的多。举个例子，人类的身上大约有2万多个已经查明的基因序列，而银杏有四万八千多个基因。这是因为在历史上，银杏的基因曾经经历过两次加倍事件，相当于把自己的染色体又复制了两遍。这些多出来的相似基因片段，让银杏的基因变异的概率加倍，于是演化出了更多耐旱的抗逆基因。
　　在传统的物种演化中，基因突变常是灾难性的，因为染色体中的有用基因只有一副备份，如果突变导致这些基因无法正常表达，这个个体就很有可能死亡。但是银杏的基因中有很多备份，所以哪怕其中有些变异是有害的，也不会影响这个个体的生长发育。而且，这些突变还有可能是有利于物种生存的变化，所以银杏看上去呆板，实际上比任何物种都更有可能变异。
　　Tips：基因突变是基因组DNA分子发生的突然的、可遗传的变异现象gene mutation。从分子水平上看，基因突变是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。
　　事实上也确实如此，银杏基因组中有非常多关于疾病和害虫的抗性基因。这些基因大多数都是重复的，从而使得银杏具有防御各种病虫害的能力。这也是为什么银杏可以幸存至今的原因之一，它是世界上抗病虫害能力最强的生物。
　　不但如此，银杏还是抗核辐射能力最强的生物。在广岛原子弹的爆炸中心的数公里范围内，绝大多数动植物都在之后几个月内陆续死亡，但却有6株银杏顽强生存了下来，成了这里年龄最老的树种。
　　核辐射会把生物的染色体打得七零八落，导致生物无法再产生新的细胞，最后痛苦死去。虽然植物有细胞壁，可以抵御一部分核辐射，但是在强辐射环境下，还是会很快凋亡。而银杏正因为基因备份多，才得以在核爆杀伤范围内幸存。
　　Tips：核辐射，或通常称之为放射线，存在于所有的物质之中。核辐射是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。
　　不过，即便是如此优秀的基因，银杏却依旧差点灭绝。随着地球气候的不断变化，银杏开始在世界范围内开始灭绝。在大约500万年前，银杏在北美洲消失了。大约260万年前，银杏在欧洲灭绝。在这之后，银杏只在中国南方的一些气候温暖的山林中存活，直到人类开始关注这种美丽的树种之后，银杏才迎来转机。
　　基因测序揭示惊人事实
　　在2019年，中科院植物研究所联合浙大、华大的科研团队，对全球51个银杏分布区进行了基因测序，从采集到的545个样本中，得到了一个惊人的事实。全世界其他地方的银杏树种，其实都是后来从中国又流传出去的。这片研究成果在2019年9月14日发表在《自然》期刊之上，文中对银杏的流传之路进行了详细的探究。
　　Tips：在银杏的原产地中国，银杏树种群存在三个演化分支，分别是浙江天目山为代表的东部种群，贵州务川、重庆金佛山为代表的西南种群，广东南雄。广西兴安为代表的二代南部种群。
　　而世界其他国家的银杏树，其实全部来自于中国的天目山种群。其中日本会栽培银杏树，应该是古代日本僧侣进入中国学经时传入日本的。这在历史上也有据可考，唐朝时中国僧人鉴真六次东渡传教，在此之前，他也曾朝拜过国清寺。国清寺中至今还有千年银杏存在。
　　Tips：基因在结构上，分为编码区和非编码区两部分。真核生物的编码区是不连续的，分为外显子和内含子。在原核生物中，基因是连续的，也就是说无外显子和内含子之分。
　　至于日本佛教开始兴盛，源于日本留学僧最澄。他曾在公元805年随遣唐使进入中国，在天台山取经学法，之后回到日本创立日本天台宗，兴建有＂日本佛教母山＂之称的延历寺，并尊浙江天台山国清寺为祖庭。到现在，日本的银杏中，年级最老的银杏依旧在日本佛寺之中。比如日本西本愿寺中的银杏，就有上千年历史。所以银杏随佛教传播进入日本，是比较可靠的说法。
　　而欧洲国家移栽的银杏，根据基因测序的结果表明，绝大多数都直接来自于中国天目山种群。至于是如何传播过去的，现在已经无法考证了。
　　遍布全球，却是濒危物种
　　虽然看起来银杏遍布全球，到处都有打卡拍照的园林景观。但遗憾的是，除了中国的三个原生种群之外，其他地方的银杏树，基本上都是通过扦插繁殖或者移栽的结果。
　　Tips：扦插也称插条，是一种培育植物的常用繁殖方法。可以剪去植物的茎、叶、根、芽等，或插入土中、沙中，或浸泡在水中，等到生根后就可栽种，使之成为独立的新植株。
　　所以别看银杏树很多，其实追根溯源，它们都是从几株树上面分出来的。一个物种是否濒危，要看它是否有足够数量维持基因多样性，如果大家的基因都是一样的，那么这个物种的前途，是极其堪忧的。
　　而且，现在多数野生银杏，基本上都是上了年纪的千年古树，真正的新生树苗少之又少。在十多年的观察中，学者从来都没有找到一株通过种子发芽新生的树种。可以说，如果没有人类把它当做宝大量扦插移栽，银杏可能早就灭绝了。
　　Tips：千年银杏树，位于陕西西安罗汉洞村观音禅寺内，据传，这棵银杏树是当年唐太宗李世民亲手栽种，距今已有1400多年历史，已被国家列为古树名木保护名录。
　　制约银杏种群发展壮大的因素有以下几个难点。第一是银杏幼苗很难成活。现在发现，银杏的幼苗，很难撑过前三年的生长期。毕竟银杏并不是非常适合现在地球多变的自然环境，脆弱的幼苗更经不起风吹雨打，所以哪怕是现在被人们大规模养殖，树苗的育种方式，还是以扦插育苗为主。
　　第二是在自然界中，已经没有专门帮助银杏授粉播种的生物了。银杏是典型的异株传粉的植物，有雄株和雌株之分。其中雄株占少数，只开花不结果，而雌株在授粉之后，会结出果实。
　　Tips：异花授粉是指异株、异花以及不同无性系之间的授粉。有的植物雄蕊和雌蕊不长在同一朵花里，甚至不长在同一株植物上，它们的雌蕊必须得到另一朵雄花的花粉，叫做异花授粉。
　　到现在，学者认为银杏的传粉，依靠的是风力自然传播。这种方式效率极低，而且雄株和雌株的距离不能太远，要不然很难完成授粉。会出现这种现象有两种可能，一种是曾经银杏是大片大片的森林，所以只靠风力就能完成任务。另一种可能是，专门帮助银杏授粉的昆虫，已经灭绝，我们只是不知道罢了。
　　而且，作为裸子植物，银杏的果实白果的果肉有毒，而且散发着一股臭味。这是因为裸子植物的种子需要果肉提供营养，所以不希望有太多动物以它为食。而这种恶臭和毒性，可能是专门为一种动物准备的。
　　Tips：白果一般指银杏果。银杏果俗称生白果。白果有小毒，除含有淀粉，蛋白质，脂肪外，还含有氢氰酸，一般以绿色的胚部毒性最强。
　　比如说同为裸子植物的红松，它的种子是松鼠的最爱，野外环境下，也只有松鼠可以吃到松子。因此，松鼠成为了红松种子的传播者。但专门吃银杏果的动物已经灭绝了，它的果实到现在无人问津，只能掉在脚下自行腐烂。作为高大的树木，它的树荫下并不适合果实发芽，于是到现在，野生银杏树苗几乎难以找到。这些因素综合起来，让银杏难以摆脱濒临灭绝的境地。