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據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)2月16日報道，密歇根大學(xué)最近一項(xiàng)研究指出，大氣中二氧化碳水平增加導(dǎo)致全球變暖，可能影響植物與昆蟲之間的相互作用，改變植物的進(jìn)化路線。 自然界很多植物都能產(chǎn)生一些苦味毒素以保護(hù)自己不被昆蟲吃掉，乳草也是其中之一。這種化學(xué)防御導(dǎo)致了植物和昆蟲之間的長期斗爭史，如馬利筋乳草和吃它們的黑脈金斑蝶毛蟲。蕾切爾·萬尼特和馬克·亨特對密歇根州北部的一種普通乳草敘利亞馬利筋進(jìn)行了調(diào)查，研究了不同基因的乳草種系對大氣中二氧化碳濃度增加的不同反應(yīng)，以及這種反應(yīng)如何影響它們被昆蟲吃掉的可能性。 研究人員在實(shí)驗(yàn)中不斷增加二氧化碳濃度，觀察乳草在生長、無性繁殖、產(chǎn)生化學(xué)和物理防御等方面受到的影響。盡管隨二氧化碳濃度增加，所有乳草都長得更大，所有的種系生長繁殖都有所提高，但它們在抵抗食植昆蟲的化學(xué)和物理防御方面卻大不相同。尤其是它們產(chǎn)生的心臟毒素如強(qiáng)心甾烯類，某些乳草種系隨著二氧化碳增加所產(chǎn)生的強(qiáng)心苷增加，而大部分種系卻會降低，有些甚至降低了50%。另一種與化學(xué)防護(hù)相反的途徑，是物理防護(hù)。如植物葉子更堅(jiān)硬，生長更快，耐受毛蟲啃食的能力就越強(qiáng)。 萬尼特指出，雖然植物的防御策略幫助還是妨礙了黑脈金斑蝶毛蟲尚不明確，但研究結(jié)果提供了植物對二氧化碳增加的反應(yīng)方面的證據(jù)，顯示了植物保護(hù)機(jī)制的遺傳基礎(chǔ)差異，植物—昆蟲互動的變化，以及互動作用如何影響了植物對氣候變化的適應(yīng)性。 主要研究人員、密歇根大學(xué)亨利·格里森學(xué)院生態(tài)與進(jìn)化生物學(xué)研究生萬尼特說，植物自我保護(hù)和昆蟲食用植物的方式，都和環(huán)境因素如二氧化碳濃度有關(guān)，這些因素會改變食植昆蟲帶來的“選擇壓力”，從而影響植物進(jìn)化。選擇壓力是進(jìn)化的動力，會導(dǎo)致一個群體的基因構(gòu)成改變。如果昆蟲給植物帶來過多危險，植物就無法成功繁殖，而那些遺傳了抗蟲基因特征的植物就會占據(jù)優(yōu)勢。這種優(yōu)勢會使具有抗蟲基因特征的植物在種群上更加廣布，由“壓力”而驅(qū)使植物的抗蟲性增強(qiáng)。 附一： 污染驅(qū)動物種進(jìn)化歷程 小魚基因變異抵抗毒化物 科學(xué)網(wǎng)(kexue.com)訊 北京時間2月22日消息，大部分人都認(rèn)為進(jìn)化是一個漫長的過程，通常在幾千年之久的時間里慢慢進(jìn)行一些改變。但在一種大西洋小鱈(Atlantic tomcod)魚類的身上，這個過程卻以驚人的速度發(fā)生著。 據(jù)國外媒體報道，這些生活在紐約和新澤西州間的哈德遜河中的大西洋小鱈，由于數(shù)十年來受到河道中排放的毒性污染物影響，在短短幾十年年內(nèi)就進(jìn)化出了抗藥性，可以將毒素保存在脂肪中而不會對自身造成損害。科學(xué)家認(rèn)為，雖然一般來講長期進(jìn)化是自然選擇的結(jié)果，但是這也是一個污染驅(qū)動進(jìn)化的典型例子。 
污染驅(qū)動進(jìn)化：大西洋小鱈迅速進(jìn)化出抵抗毒化物的能力 進(jìn)行該項(xiàng)研究的紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院環(huán)境醫(yī)學(xué)研究所艾薩克-沃金(Isaac Wirgin)博士表示，這些非常迅速的變化顯然不是受自然因素影響，這種情況或許同一些昆蟲對某些殺蟲劑產(chǎn)生一定抵抗力，或者細(xì)菌對抗生素產(chǎn)生抗藥性的現(xiàn)象類似。 沃金博士說：“這是一個脊椎動物對外界影響產(chǎn)生抵抗機(jī)制的實(shí)例。”對于產(chǎn)生抵抗力的魚類，研究人員發(fā)現(xiàn)其主要的變化發(fā)生在芳香烴受體基因(AHR2)上，這種基因能夠制造釋放體內(nèi)受污染毒素的蛋白質(zhì)來保護(hù)自體不受損害。通常來講天然的AHR2很容易與污染物聯(lián)結(jié)，轉(zhuǎn)變?yōu)閷λ拗鲃游镉泻Φ挠卸净颉６诎l(fā)生變異后的變體，卻很不易與污染物發(fā)生作用，據(jù)研究人員介紹，變異后的變體基因抵抗污染物的聯(lián)結(jié)能力達(dá)到未變異前的5倍之多。 據(jù)了解，哈德遜河的污染可以追溯至1947年，直至30年前才被禁止，河邊的通用電氣公司向河中排放了大量的多氯聯(lián)苯(PCBs)，其影響至今仍沒有消除。據(jù)科學(xué)網(wǎng)(kexue.com)了解，大西洋小鱈約能生長到10英寸(約25.4厘米)，主要生活在河流當(dāng)中，盡管不是一種會受商業(yè)捕撈成為食品的魚類，但其是一些大魚的掠食目標(biāo)。所以沃金博士擔(dān)心，那些吃掉含有毒化物質(zhì)大西洋小鱈的大魚，最終可能會被人類所食用從而造成危害。 |
