▲上圖：紅花溝酸漿（Mimulus cardinalis）。圖源：cnps-yerbabuena.org

海潮天下·導(dǎo)讀

長期以來，“進(jìn)化拯救”（Evolutionary Rescue）——即種群通過快速進(jìn)化產(chǎn)生適應(yīng)性突變以擺脫滅絕風(fēng)險——多存在于實(shí)驗(yàn)室模擬或理論模型中。康奈爾大學(xué)的研究團(tuán)隊一篇新研究中，對俄勒岡州和加利福尼亞州紅花溝酸漿種群長達(dá)8年的追蹤，首次在自然條件下完整記錄了這一過程。研究利用全基因組測序技術(shù)，繪制了物種在極端干旱后的基因頻率變化圖譜，證明了遺傳多樣性較高的種群能通過改變?nèi)~片氣孔調(diào)節(jié)和光合作用模式實(shí)現(xiàn)“反彈”。這一發(fā)現(xiàn)為保護(hù)生物學(xué)提供了新思潮：與其僅僅保護(hù)現(xiàn)有個體，不如優(yōu)先保護(hù)具有高度遺傳潛力的“基因庫”，以應(yīng)對不可逆的氣候變化。

該研究的一大亮點(diǎn)在于證明了常備遺傳變異（Standing Genetic Variation）的重要性。這意味著，物種并不是在災(zāi)難發(fā)生后才臨時等待新突變的出現(xiàn)，而是依靠災(zāi)難發(fā)生前就已經(jīng)存在于種群中的多樣性儲備來“救命”。因此，保護(hù)那些即便目前看起來個體數(shù)量不多、但遺傳多樣性豐富的種群，確實(shí)比保護(hù)遺傳背景單一的大規(guī)模種群更具長遠(yuǎn)意義。

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出品 | 海潮天下

在生物學(xué)界，一個物種能否在極端的環(huán)境劇變中活下來，往往被認(rèn)為是一場與時間的賽跑。當(dāng)環(huán)境惡化的速度超過了物種適應(yīng)的速度，滅絕似乎是唯一的結(jié)局。

不過，近日海潮天下（Marine Biodiversity）小編讀到一篇最新的研究，康奈爾大學(xué)的丹尼爾·安斯泰特（Daniel Anstett）團(tuán)隊2026年3月12日發(fā)表在《科學(xué)》期刊上的這個研究，記錄了一個真實(shí)發(fā)生的“進(jìn)化自救”案例——紅花溝酸漿（Mimulus cardinalis）通過短短幾年的快速進(jìn)化，在極端干旱中成功實(shí)現(xiàn)了種群反彈。

先說說這種植物。紅花溝酸漿（拉丁學(xué)名：Mimulus cardinalis，英文名：Scarlet Monkeyflower），也稱為紅色猴面花、大紅透骨草，是一種原產(chǎn)于北美洲西部的多年生草本植物。它們長著紅色唇形花冠，花瓣形狀酷似猴子臉，常生長的溪流邊、或潮濕的濕地環(huán)境中。這種植物除了欣賞價值，它們的基因組結(jié)構(gòu)相對簡單、且對環(huán)境變化敏感，成了生物學(xué)家研究快速進(jìn)化、物種適應(yīng)性以及植物與傳粉者（如蜂鳥）協(xié)同進(jìn)化的重要模式物種。

這項研究的背景極具戲劇性。研究人員從2010年就開始監(jiān)測分布在美國西海岸和墨西哥的19個紅花溝酸漿種群。沒過多久，加利福尼亞州就遭遇了該地區(qū)有氣象記錄以來最嚴(yán)重的極端干旱。面對這場突如其來的災(zāi)難，許多紅花溝酸漿種群沒能挺過去，出現(xiàn)了局部滅絕。

但，天無絕草之路，還是有些種群表現(xiàn)出了驚人的韌性。

研究團(tuán)隊對55個種群進(jìn)行了全基因組測序，鎖定了與氣候適應(yīng)緊密相關(guān)的基因位點(diǎn)。他們發(fā)現(xiàn)，那些最終能夠?qū)崿F(xiàn)種群數(shù)量恢復(fù)的，正是進(jìn)化速度最快的種群。在這些植物內(nèi)部，與耐熱、耐旱相關(guān)的等位基因頻率發(fā)生了顯著偏移。

更有意思的是研究揭示的一種預(yù)測能力。安斯泰特發(fā)現(xiàn)，一個種群在干旱開始前擁有的遺傳多樣性基礎(chǔ)，居然能預(yù)示它在五、六年之后的命運(yùn)。那些在氣候相關(guān)位點(diǎn)上有著更多變異儲備的種群，更有可能在極端壓力下迅速篩選出適應(yīng)環(huán)境的個體，從而實(shí)現(xiàn)“進(jìn)化救援”。這種預(yù)測性，僅存在于適應(yīng)性基因位點(diǎn)上，在普通的遺傳位點(diǎn)上則觀察不到這種規(guī)律。這種基于實(shí)證的預(yù)測能力，為生物多樣性保護(hù)工作提供了更科學(xué)的決策依據(jù)。

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▲上圖：紅花溝酸漿的株型相對高大，它的葉片邊緣帶有鋸齒，表面覆蓋著一層細(xì)軟的絨毛，摸起來有明顯的質(zhì)感。這些花朵的瓣片強(qiáng)烈反卷，暴露出內(nèi)部豐富的花蜜，這種特殊的構(gòu)造仿佛是為蜂鳥量身定制的。作為該物種最主要的傳粉者，蜂鳥極易被這抹鮮紅吸引，在吸食花蜜的過程中幫助植物完成繁衍。圖源：calscape.org | ?George W. Hartwell

當(dāng)然了，進(jìn)化并不是萬能的保票。盡管這項研究證實(shí)了野外物種具備在短時間內(nèi)借助基因頻率改變來應(yīng)對氣候壓力的潛力，但這并非普遍現(xiàn)象。許多種群即便在進(jìn)化，依然沒能逃脫消失的命運(yùn)。這意味著，雖然生物體有著超出想象的自我調(diào)節(jié)能力，但在日益頻繁的極端氣候面前，這種自救依然存在極限。

海潮天下（Marine Biodiversity）小編另外查閱資料了解到，這種植物對水分的需求近乎苛刻，只能在潮濕甚至積水的土地上生存。雖然它的分布范圍很廣，從加州的荒漠山地到海拔2400米以下的濕地，再到俄勒岡州、內(nèi)華達(dá)州甚至墨西哥的下加利福尼亞都有它的蹤跡，但它的生存現(xiàn)狀卻不容樂觀。作為一種依賴濕地的物種，人類活動導(dǎo)致的生境破壞直接威脅著它的領(lǐng)地。以舊金山為例，早在1865年的記錄中，當(dāng)?shù)氐南渡想S處可見紅花溝酸漿。但到了1958年，由于城市開發(fā)和環(huán)境變遷，它在當(dāng)?shù)鼗窘^跡。直到2000年，才有環(huán)保人士利用采集的種子進(jìn)行人工引種，試圖讓它回到山谷溪流中。即便如此，這些重返家園的種群依然面臨著外來入侵植物的激烈競爭。

植物進(jìn)化論·新研究

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文 | 朱瀟瀟

編輯 | 海潮君

排版 | 盧曉雨

時間 | 2026年3月16日

【參考資料】
感興趣的海潮天下（Marine Biodiversity）讀者可以參看該研究的全文：
Daniel N. Anstett et al. ,Rapid evolution predicts demographic recovery after extreme drought.Science391,1172-1176(2026).DOI:10.1126/science.adu0995
其他參考資料：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu0995
https://www.eurekalert.org/news-releases/1119241
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu0995
https://www.eurekalert.org/news-releases/1119241
https://plants.usda.gov/plant-profile/mica3
https://cnps-yerbabuena.org/scarlet-monkeyflower-mimulus-cardinalis/
https://www.fws.gov/species/scarlet-monkeyflower-mimulus-cardinalis
https://www.itis.gov/servlet/SingleRpt/SingleRpt?search_topic=TSN&search_value=565308#null
Howell, J.T., P.H. Raven, and P. Rubtzoff. 1958. A Flora of San Francisco, California. Univ. of San Francisco. 157 pp.

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