世上最长寿的两片叶子——百岁兰

　　在荒无人烟的沙漠里，忽然出现一颗披头散发的“头颅”，它的“头发”凌乱卷曲、四散在地，仿佛主人临死前曾绝望挣扎。你会被惊吓逃离还是好奇细看?在一次探险中，奥地利植物学者弗里德里希·韦尔维奇就经历了这样一场“奇遇”。

　　永不落叶的老寿星

　　1859年9月，韦尔维奇在安哥拉南部的纳米布沙漠游历，走着走着，他看到了一副奇怪的景象：一堆细长而杂乱的灰绿相间的丝带围绕着中间一团球状物，看起来就像一个女子的头颅。韦尔维奇好奇地走近察看，原来这并不是什么头颅，而是一棵巨型植物，那些丝带其实是它的叶子，球状物则是它的一簇簇球果。韦尔维奇此前从未见过这种植物，他在日记中写道，“这是只有非洲南部才能孕育的神奇物种。”

　　之所以说它神奇，是因为沙漠十分干旱缺水，能在这里生存的植物叶子一般都退化成了针状或杆状，很少有这样大片叶子的植物。更神奇的是，后来的研究发现，这丛看起来数量不少的叶子其实只有两片，它们从出生开始就没有凋谢过。而且，经碳元素测年法测定，这种植株的平均寿命为500～600岁，目前发现的最古老的植株为2000岁。换句话说，这两片叶子能生存几百岁甚至上千岁。这么奇特的植物，也难怪植物学家将它命名为“韦尔维奇的神奇物种”。

　　鉴于它如此长寿，人们更习惯将它称为“百岁兰”，当然，我们现在知道，叫它百岁兰其实还小瞧了它。为何百岁兰的叶子不会凋谢，它又为何要在缺水的沙漠供养两片大叶子呢?

　　科学家研究发现，在百岁兰的叶片基部存在一条生长带，这个生长带有着很强的再生能力，能够不断长出新的叶片组织，只要百岁兰的根茎一直存活，这两片叶子就会一直生长，平均每天长0.37毫米(出现极端状况时候就会放慢增长速度)。这样就能保证即使是前段的叶片磨损枯萎，甚至断裂消失，后面也能及时生长出新的叶片，就像传说中不断修补的忒修斯之船一样，以旧换新，永不凋谢。

　　这两片大叶子就像百岁兰的遮阳伞和蓄水池，帮助它在沙漠中更好地生存。由于这两片叶子覆盖着大面积的地面，使得叶子下的土壤温度低，并且保持相应的湿度，从而帮助植物在高达65℃的地面温度下生存。另外，百岁兰还可以改变叶子的颜色。高温时，叶子里的红色素更多，从而保护植物免受阳光的辐射，气温低时，叶子会合成更多的叶绿素以进行光合作用。

　　纳米布沙漠距离海洋不远，受到海洋冷气流的影响，大气中蕴含着丰富的雾气。百岁兰的叶子上下表面有很多气孔(22000气孔/平方厘米)，可帮助它吸收空气中的水气。与其他植物不同，百岁兰叶子上的气孔只有在有雾的条件下才会打开，在天气炎热时就会关闭，这样可以确保白天高温时不会蒸发水。同时叶子的平均厚度为1.4厘米，平躺在地面上，还能起到水土保持的作用，即使是狂风，也无法吹动这两片宽大的叶子，更别提叶子下的沙土了。

　　有了这两片大叶子，百岁兰才能安稳地在沙漠中生存。

　　存活千年的奥秘

　　不过，许多植物也有着大片叶子，它们为何没有百岁兰这么长寿呢?科学家在百岁兰的基因中找到了它的“长寿密码”。

　　我们知道，生物体的所有生理功能都是由基因决定的，基因决定植株的哪些部位负责吸收营养，哪些部位负责抵御外敌，哪些部位负责修复再生等。为了应对环境的变化，基因最好也与时俱进，通过不断调整生物的生理功能来适应环境。百岁兰选择的更新基因组的方法是“大换血”——将整套基因组复制一次，对基因进行优胜劣汰，有用的基因翻倍，删除无用的基因。

　　复制全套基因组的变异方式频繁发生于物种的演化历史中，在细胞分裂过程中，分裂的染色体如果不能正常分离，某个细胞就会出现翻倍的基因组。大约在8600万年前，百岁兰发生了一次基因组翻倍的变异，突然加倍的基因组，使得物种多出了一整套调节生长发育和适应恶劣环境的装备，便于重新组合成适合的生存策略。

　　通过精简和优化，百岁兰留下了最适于生存的基因，将基因组精简为一套高效、节能的体系，保证了基因组的长期稳定。对于那些保留下来的基因，百岁兰也会进行严格的管控，让它们在需要的地方高效表达，不需要的地方保持沉默。比如，为了更好地支持叶片的生长，其他部位的再生能力受到了更多抑制。

　　叶片之所以能有强大的再生能力，也得益于基因组的支持。比如，基因组中有两类基因负责指示叶片“一直长，不要停”，KNOX1基因在基部分生组织中执行任务，保证细胞能够持续分裂;而ARP基因负责“催促”叶片的生长。基因组还为叶片准备了防护服，帮助它们抵御外界的不利因素：在百岁兰新长出的叶片基部，与果胶、木质素、纤维素以及多糖合成相关的基因十分活跃，这些物质能够提升植物叶片的机械强度，保护叶片免受食草动物以及风沙的破坏;在百岁兰的基部分生组织和叶片中，负责应对高温的热激蛋白基因HSP都有很高的表达量，以确保植物能够在高温情况下维持正常的生根发芽。通过各种正确的“决策”，百岁兰才得以在恶劣的环境中生存，甚至超常发挥，成为罕见的“长寿翁”。虽然人类本身无法利用它的本领延长寿命，但是如果将它的本领移植到其他经济作物上，也许人类可以获得一些能够抵御极端外界环境的作物，解决不毛之地的粮食问题。