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中科院西双版纳热带植物园研究员星耀武——

2023-05-05 16:54:01         8   0

  中科院西双版纳热带植物园研究员星耀武——


  41岁的中国科学院西双版纳热带植物园研究员星耀武(见上图,张秋月摄),和植物打交道已有19年。他每年都会拿出两三个月时间蹲守高寒山区,从古植物化石入手、结合现代分子生物学技术,解读植物演化密码,让我国的横断山区高寒植物演化研究达到国际领先水平。

  跟着兴趣,选择了古植物

  上大学时,星耀武本科专业选择了农学,没想到却被植物研究吸引,来到中国科学院昆明植物研究所读硕士,研究植物分类,主攻棕榈藤科。

  2006年,星耀武读博时,有两个路径摆在他面前——一边是热门的分子植物学,技术前景广阔;另一边是相对“冷门”的古植物研究,主要和植物化石打交道。因为总想知道这么多相似的物种从何而来、如何演化,他“跟着兴趣,选择了古植物”。

  星耀武解释,通过基因组学的方式固然可以估算植物分化的年代,但估算毕竟有偏差;古植物化石研究正好能有效校正偏差。同时,古植物化石又蕴含大量的古气候、地理信息,可以更全面地分析、推断植物演化机制。

  要研究古植物,先要有研究材料——化石。但在动辄以百万年为计算单位的地质年代中,古植物能否有化石保存下来、保存下来的化石能否被人发现,都存在不确定因素。更何况,星耀武读博时,云南新生代植物化石采集才起步不久,数量有限。

  当时,为了找化石,一年下来,星耀武跑遍了云南20多个化石点,采集了数千块植物化石中科院西双版纳热带植。跑矿区、采化石、编号、拍照,一块又一块的化石就像拼图,结合云南的地层信息,在星耀武的脑海中逐渐清晰。

  星耀武的博士论文,研究对象之一是在昆明市寻甸回族彝族自治县柯渡镇发现的一块松果化石。星耀武一眼就看出这个松果更像云南南部思茅松的果实,而不是现在昆明地区广布的云南松的果实。“化石不大,但蕴含的科学问题不少:一来说明当时昆明地区的气候类似现在的滇南,更温暖湿润;二来这一物种目前在昆明消失,同时消失的恐怕不止这一物种,很可能是多个植物类群;三是推动这一变化的原因,结合古气候重建,我们分析认为是气候演化特别是季风强度的变化。”星耀武说。

  系统梳理古植物化石研究成果

  得益于博士阶段对古植物化石的研究,星耀武成功申请了瑞士苏黎世大学的博士后项目。那时他在苏黎世大学的课题组正在开展6500万年以来全球被子植物演化的研究,星耀武需要完成全球古植物化石相关研究的梳理分析。

  这一研究,星耀武整整做了三年——全世界近200年的2000多篇古植物化石论文、2000多个古植物化石分布点,被他整合进了一个新生代被子植物化石数据库。

  近年来的论文有电子版,可一两百年前的论文需要去图书馆借阅。汉语、英语无障碍,日语、俄语、法语怎么办?“好在古植物学研究在全世界都是小众学科,开展科研合作比较顺畅,缺哪个点的信息、需要哪篇论文,都能找到相应国家的研究者,请他们协助提供。”星耀武说,文献梳理、数据库建设是笨功夫,却让自己全面系统梳理了近200年来古植物化石研究成果。

  值得一提的是,当年星耀武完成的数据库,现在成了全世界古植物研究的重要工具。这几年,星耀武时不时会收到邮件,当年为他提供科研数据的研究者,也会来跟他询问其他问题、共同开展科学研究。

  了解星耀武的研究情况后,中国科学院西双版纳热带植物园邀请他担任研究员。星耀武毫不犹豫选择了回国:“高寒山区广布的中国,在高寒植物研究领域还缺少相匹配的科研成果。”

  聚焦横断山区,探究高寒植物演化

  实际上,在高寒植物研究中,当时国际上最热点地区是南美洲的安第斯山。“现在,横断山区也成了高寒植物演化研究的热词!”星耀武说。

  2016年,34岁的星耀武回国组建团队,重点研究横断山区高寒植物演化。不少近缘物种看起来很像,却不容易区分。加上存在杂交现象,如果采集的材料不对,后面的基因组分析便无从谈起。“对比不同区域的植物、看同一区域植物每年的变化,都能帮助我发现新的科学问题。”星耀武说。

  通过选取横断山及其邻近高寒生物区中多样性较高的18个被子植物类群共计3798种植物,星耀武团队整合地理分布区和生物区演化,建立起一个新的生物地理模型,并推断横断山区是高寒物种起源和分化的摇篮——分子生物学证据表明,约3000万年前,高寒植物就在横断山区起源;而七八百万年前物园研究员星耀武——,伴随横断山区经历的一段快速隆升,横断山区植物加速分化,为如今的植物多样性奠定了基础。“以前我们说横断山区是北温带高寒植物分化中心,但具体什么时候分化、分化机制如何,还缺少定量研究;我们的研究,定量地证明横断山区是高寒植物的起源中心。”星耀武说。

  高寒植物对气候变化尤其敏感。星耀武计划,未来将进一步研究北半球山地植物演化,他说:“应对气候变化,我们需要对植物有更多了解。”

  《 人民日报 》( 2023年05月04日 10 版)

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