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可能最接近不死的生物:銀杏

2020/1/14 — 18:27

長生不老一直都是很多人夢寐以求之事,但由古到今無一成功,或者這些人的研究方向都錯了,沒有留意銀杏 (Ginkgo biloba) 這種壽命可達 3,000 年以上的樹木。

原產於中國的銀杏是落葉喬木,屬裸子植物銀杏門的其他物種早已滅絕,是同門唯一現存物種,因此又被稱為植物界活化石;已知的最古老銀杏化石歷史更可追溯到 2.7 億年前。由於銀杏種子白果有醫學用途和可作為食物,因此現時已廣泛在全球種植。

揚州大學園藝與植物保護學院園藝系副主任王莉帶領的團隊,從湖北安陸與江蘇邳州抽檢 34 棵健康銀杏樹的年輪,該些銀杏樹的年齡由 3–667 歲不等。團隊發現,銀杏的生長就算經歷數以百年後時間仍不會減慢,有些情況更會變快。另外,銀杏樹葉的大小、光合作用能力,以及其種子質素都不會因較年長改變。

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為了解銀杏的強大生命力,團隊從基因層面入手,比較葉子與位於木質部和韌皮部之間的維管形成層 (vascular cambium) 兩者的基因表達差異。維管形成層是一層薄的幹細胞,能在樹的整個生命中分化為其他組織。

王莉指,由於老樹只有數層維管形成細胞,要收集到足夠細胞進行研究相當困難。不過最終團隊都可由此對銀杏樹進行核糖核酸 (ribonucleic acid, RNA) 測序,檢查其荷爾蒙製造量,並篩選當中可開啟和關閉特定基因的微核糖核酸 (microRNA, miRNA) 。

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正如團隊預期一樣,與衰老相關的基因表達在垂死的葉子中增加。不過,當團隊檢查形成層中這些衰老基因表達時,他們發現無論是幼樹還是老樹都毫無分別。換言之,就算葉子這些植物器官會凋亡,但樹木理論上卻不太可能會死掉。

然而,團隊也有證據表明,銀杏樹會隨著時間推移出現一些變化。老銀杏樹具有較低水平的生長荷爾蒙吲哚乙酸 (indole—3-acetic acid) 和有較高水平的生長抑制荷爾蒙脫落酸 (abscisic acid) 。那些 200 歲或以上的銀杏樹也被發現與細胞分裂、分化和增生相關的基因表達有所下降,亦即是說老銀杏樹中的形成層幹細胞不會如年輕銀杏樹一樣容易地製造出新的木材和樹皮。

有參與研究的北京林業大學植物學家林金星向《科學》表示,如果形成層幹細胞分裂率在數千內持續下跌,其生長速度可能會減慢最終老年,但大多數樹木似乎都死於非命,例如蟲害或乾旱等。

為了解銀杏樹會否隨年齡增長更容易受這種壓力影響,團隊檢查了與病原體抗性和生產保護性抗菌化合物類黃酮 (flavonoid) 有關的基因。團隊發現不同年齡銀杏樹的這些基因表達並無差異,表明樹木不會因年老失去抵抗外界壓力的能力。即是說,銀杏雖然會不斷變老,但其抗壓能力不會因此變低。無參與研究的巴塞羅那大學植物生理學家 Sergi Munné-Bosch 指,不必擔心變老是「人類很難理解的事情」,但對於銀杏而言,老化絕非問題,它們面對最大的難題是外來壓力。

未來團隊將繼續研究銀杏樹的突變率,並研究其衰老機制。不過,從研究銀杏的長壽中找出人類長生不老的「秘方」,或者仍是天方夜譚。研究現已刊於《美國國家科學院期刊 (PNAS) 》。

報告:
Wang, L., Pui, J., Jin, B. & et al. (2020). Multifeature analyses of vascular cambial cells reveal longevity mechanisms in old Ginkgo biloba trees. PNAS first published January 13, 2020. doi: 10.1073/pnas.1916548117

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