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植物壽命的奧秘
沒有固定壽命的植物
在春天撒下牽牛花的種子,到了夏天便會盛開花朵並結成種子,入秋之後立即枯萎。依此看來,似乎可以認定牽牛花的壽命只有半年。但是,如果把萌芽的牽牛花一直放在暗處使它照不到光線,則即使在長出雙子葉的階段也會開花結實而枯萎。這時,它的壽命就變成只有短短几個星期而已。
但是,如果把萌芽的牽牛花移入溫室,一到了夜晚就點亮電燈保持明亮,那麼它將始終不會開花而一股勁兒地伸蔓發葉,持續成長好幾年。
像這樣,牽牛花會依個體所處環境的條件而明顯改變一生的長度,看起來好像沒有固定的壽命。事實上,不只是牽牛花,許多植物都呈現出類似的性質。
植物能夠長時期休眠
人類也好,其他哺乳類也好,只要是同一物種,則每一個體都會以大致相同的速度成長,在大致相同的年齡成熟、產生子嗣,並隨年齡漸增而老化,然後以既定的壽命結束一生。這樣的生命迴圈速度是代代相傳天生註定的,應該不至於發生運氣不好變成冷凍人而在人生途中暫時休眠的情形。
但是,植物卻能夠在一生的各個階段休眠一陣子,因此,從受精到個體發生的時間長短並不固定。而且,休眠期間的長短會依周遭環境的條件而改變。從一株草木同時掉落地面的多粒種子,有的在第二年立刻發芽,有的則躲在地底休眠數年乃至數十年的不同時間,等待著發芽的機會,有些種子甚至經過幾百年之後才發芽。
上文所說的牽牛花實驗,是由於環境的光條件改變而導致開花結果的時期也跟著改變。也就是說,在動物方面所看到的成長和壽命的既定過程,在植物方面並不具有遺傳性。
植物的一個細胞能夠成長為個體
植物和動物都是藉著繁衍子孫而使生命流傳幾億年。
動物的生殖細胞是精子和卵子,它們只有合成為1個細胞即受精卵後,才能誕生新的個體。而在植物方面,如果只取一個構成個體的細胞放在試管中培養,這個細胞會長成胚胎,繼而成長為原來的植物體。此外,在採用嫁接等栽培方法的時候,把個體的一部分切取下來加以栽培,就會再度長出原來的“身體”,這也是基於相同機制而發生的現象。任何國家或多或少都會發生幾次森林火災(除非這個國家沒有森林),在電視畫面上常可看到滿山遍野的植物燒成一片焦炭的慘狀。但一到次年春天,燒焦的樹幹上又會重現稀稀疏疏的新綠,原本埋藏在地底下的種子和孢子在歷經不知凡幾的寒暑之後發芽竄出地面,一個嶄新的翠綠世界又呈現在我們眼前。
植物是“圍棋型”、動物是“象棋型”
如果要打個比方來說明植物和動物在發生機制上的差異,或許可以說植物是“圍棋型”、動物是“象棋型”。
象棋的“將”或“帥”如果被吃掉,整盤棋就輸了。植物的身上並沒有扮演這種角色的組織及器官;動物身上卻有好幾個無可取代的緊要處,只要腦袋掉了、心臟停了,整個個體也就一命嗚呼了。象棋的每顆棋子都有其既定的功能,飛象不可過河、小卒只能前衝,就像動物的已分化細胞一樣。
相對地,圍棋的每顆棋子完全一樣,下在不同的位置就具有不同的作用,這一點倒是酷似植物的細胞分化。寒冬一來,就捨棄葉片,甚至捨棄露出地面的所有部分以克服不利環境。植物這種生存戰略和下圍棋為了求勝而犧牲部分地盤的情況實有異曲同工之妙信大家能夠想到很多種,有的可以活幾百年有的可以活上千年,但是有一種海草卻被認為是世界上壽命最長的生物,因為這種海草居然能夠活10萬年之久,這是一個怎樣的概念呀?估計一般人都是難以想象的。而且這種海草其實到現在還是生存著的,叫做波西多尼亞海草,是生活在地中海的一種特別的植物,不過現在由於環境的變化以及人為的破壞,這種波西多尼亞海草,面積正在急速的萎縮,未來很有可能會直接滅絕。
波西多尼亞海草,它的壽命可以超過10萬年,而且在繁殖的過程中是屬於無性繁殖,主要是透過分生組織的分裂來實行繁殖,而它的根莖生長可以說是相當的緩慢,但是因為生長的時間比較長,在10萬多年的漫長時間裡,慢慢的就會綿延出數公里之外,所以這種海草從發現到現在為止,可以說是地球上已知的所有生物中壽命最長的。
這種海草其實發現沒有多長時間,最早是在21世紀初的西班牙研究學者,在這個海域發現的,這種海草生活在地中海的海水之中,屬於一種頻危的植物,而且研究學者在這個地方發現了一株長達八公里的海草,這也應該是現在為止所發現的地球上所有形體植物最長的一種了吧。
而關於這種海草為什麼能夠活10萬年之久,相信很多人都會特別的好奇,當然科學家在發現了這種海草之後也是充滿了很多的好奇點,不知道這種海草如何能夠活這麼長時間,那麼它的長壽秘訣又是什麼呢?
科學家透過針對性的研究發現,這種波西多尼亞海草,它的長壽秘訣其實就是海洋被子植物的無性繁殖,能夠從一個無性繁殖的個體開始,透過慢慢的分裂進行繁殖,而且根莖的生長非常的緩慢,幾乎一年的時間也長不到一釐米,因此才能夠慢慢的延一直到數千米長,這不得不令人感覺非常的驚訝。
而且科學家透過研究發現,這種海草的根莖應該是非常的結實,能夠在數千年的時間裡,保持與同一株的海草個體相連,而且不會發生任何的折轉之類的情況,可以說它的基因儲存能力相當的強,可以抵抗眾多的突變情況。
隨後科學家提取了這種海草的大量樣本進一步的研究,結果發現這種生物它具有非常高的表型可塑性,它的基因能力儲存比較強,而且抗病變也比較強,雖然說經過了好幾萬年的時間,但是卻並不會產生基因突變方面的問題,也不會影響到自身的生長,簡單的來說,也就是它的基因能夠適應任何的周圍環境,而且也可以改變自己的生長方式。
並且科學家對這些海藻進行了基因測序,令人吃驚的是在這其中甚至有15公里長的海草帶,居然是共享同樣的DNA,簡單的來說,也就是在這個海域裡面所有的海草擁有相同的基因,可以被視為單一的個體,這不得不讓人感覺不可思議。
所以科學家透過這種植物漫長生長的速度進行推算,結果發現這些植物的年齡最起碼在,10萬年到20萬年之間,所以被稱之為地球上最長壽的生物,要知道之前所發現的最古老的一株灌木,它的生長年齡只是達到了43600多歲,而相比較來說,這個種類的海草要更加的長壽一些。
雖然說這種海草身形非常的強壯的,能適應環境的不斷變化,但是由於最近這些年氣候變化差異太大,也是給海底的這種海草的生長帶來了很大的威脅,地中海的海水溫度不斷的上升,而且它的溫度上升水平要比世界平均水平高出三倍之多,所以這種海草,它的面積其實也在不斷的減少,科學家探索到這種海草萎縮的速度非常的快,幾乎每年達到了5%。
這種波西多尼亞海草可以說是整個地中海地區,最最需要保護的一種瀕危的植物,因為這種海草的存在,有利於地中海海域的海洋生物多樣性的保護,如果這種海草逐步的消失並被別的生物所取代,那麼地中海的生物多樣化,也會受到很嚴重的影響,所以現在科學家已經不斷在呼籲一定要保護這種海草,這樣才能夠保護這一地區的海洋生物物種的多樣性。
在我們的生活中有很多植物人,他們主要是因為運動損傷、大腦感染等因素所致。植物人沒有辦法自己進食或者排洩,所以他們的壽命會受到很大的影響。一般而言,植物人存活的時間並不久,一般在幾年之內。接下來一起來學習一下植物人的壽命與哪些因素有關係。
1、醫療手段
如果植物人得到良好的護理,那麼存活時間比較長,甚至可以長達十幾年。醫療護理包括身體的營養和氧氣供給,對肌膚進行護理,避免褥瘡的產生。有的植物人因為沒有專業的人護理,容易因為身體感染而出現死亡的狀況。
2、身體素質
每一個植物人的身體素質不同,身體內臟健康並且免疫功能強大的患者,存活時間更長。如果植物人在昏迷的過程中大腦受到損傷,比如血腫或者顱骨骨折,那麼存活的時間可能無法超過一年。
3、家庭支援
如果家庭的經濟條件比較差,並且家人放棄治療,那麼植物人存活的時間可能只有幾個月。反之,有的家庭經濟條件比較好,而且家人對於植物人的感情非常深厚,那麼陷入昏迷的植物人有可能在一段時間之後甦醒。
4、受傷嚴重程度
如果患者從高處摔傷,不僅會出現大腦死亡的狀況,還會導致身體骨折和內臟破裂,這種型別的植物人存活時間非常短,一般在幾周左右。相反,如果植物人大腦損傷的情況比較輕微,比如身體有少量的毒素,那麼在解毒之後,甦醒的機率就會增大。
綜上所述,植物人的存活時間與很多因素都是有關係的,比如醫療手段、家人是否支援治療、病情的嚴重程度等。如果大家想要治療植物人,必須將患者送到正規的醫院接受檢查,並且多和患者說話,刺激大腦神經,有利於植物人的甦醒。希望每一個植物人在接受治療之後都能恢復健康。
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在美國加州白山的某處藏著世界上最古老的狐尾松樹,又稱為瑪土撒拉(Methuselah),已經活了48個世紀。埃及的大金字塔正在建造時,它只是一棵小小的幼苗。它隨著人類和文明的發展而成熟,如果它能說話,可能會對我們大家有一些重要的建議。
圖注:瑪土撒拉(Methuselah)樹
把那棵樹的年齡與人類有史以來最長的122歲相比,我們的生命似乎只是時間上的一個小插曲。
是什麼使得像狐尾松樹這樣的樹活了幾千年,而動物的最大壽命卻只能延綿到幾百年呢?他們是如何抵禦死亡的?
衰老、死亡和長壽有人可能會爭辯說,瑪土撒拉不是世界上最古老的樹,它只是世界上最古老的個體樹。“Pando”是一種由75000棵白楊樹組成的單一克隆生物,它的壽命高達70000年。每棵樹都不是很古老,但它們都是由一個古老的單根系統連線起來的;每棵樹都是較大群落的一部分。
圖注:“Pando”是一種由75000棵白楊樹這使得談論衰老變得棘手。這個詞的意思充滿了文化意蘊,因此在這個特定的語境中,定義什麼是衰老很重要。
對我們許多人來說,年齡是皺紋和關節疼痛的代名詞——活力的衰退。然而,年齡並不一定意味著衰老。許多動物,特別是交配後不久死亡的昆蟲和植物,看起來並不特別衰老,但它們已經到了生命的盡頭。隨著時間的推移,環境的不可避免的攻擊破壞了活細胞的完整性,導致衰老。
衰老更適合處理與年齡有關的煩惱,如皺紋或另一層樹皮。衰老是指細胞停止分裂和生長而沒有細胞死亡。衰老可能是由於應激或DNA損傷引起的。沒有細胞分裂,就不會形成新的組織,使衰老不可避免。當人們談論研究衰老時,我們不僅想知道如何活得更長,而且想知道如何活得更長而不伴隨疾病和皺紋!
這就引出了死亡的必然性。所有的生命形式都可能死亡。雖然世上沒有不朽,但有些東西卻很接近不朽。Pando是我們最接近生物不朽的地方。其他生命,像九頭蛇、不朽的水母和土鱉也能活幾百年。它們分別透過幹細胞再生和恢復未成熟狀態來實現這一目的。在其他動物身上也觀察到了這些機制,但這些機制並不能使樹木長壽。
如果沒有克隆的力量,也沒有將其轉化為種子的力量,像狐尾松樹這樣的樹木怎麼能活得如此古老呢?
生長率:慢慢來慢而穩贏得比賽,慢而穩也可能在比賽中存活下來。動物有在生命中賽跑的傾向。昆蟲可能只存活幾個星期,足以製造更多的小昆蟲,然後死亡。根據世界衛生組織的資料,人類的壽命達到了122年,但人類的平均壽命只有72歲(2016歲)。
圖注:一棵40歲的狐尾松樹苗的高度可能只有15釐米。在一年內,當大多數人類嬰兒都能走路時,一棵40歲的狐尾松樹苗的高度可能只有15釐米(5.9英寸)。到了40歲,人類已經有了中年危機,但這種樹甚至不會有十幾歲的生長速度。一項研究發現,一棵老松樹的嫩枝生長速度與年輕鬆樹的嫩枝生長速度大致相同。
真是慢而穩!
分生組織和休眠中心:我們很少聽說,但植物也有和我們一樣的幹細胞。這些被稱為分生組織的小細胞群,使植物有能力在一個開關的翻轉下生長並改變其生長行為。植物的根尖、嫩枝和周長都有分生組織細胞生長。
分生組織細胞的數量可以驚人地分裂與否,這取決於環境條件。當條件有利時,土壤水分充足,天氣不太熱也不太冷,植物就會啟用分生組織細胞,長出新的枝條。然而,如果條件是乾燥和乾旱,太熱或太冷,這些細胞可以進入休眠狀態,直到植物有足夠的資源重新生長。
根特大學的研究人員發現,一組名為“休眠中心”的植物幹細胞可以作為植物原始DNA的備份。這種細胞群不經常分裂,實際上抑制了它們的分裂。當一個細胞分裂時,它就有可能有突變進入它的DNA。靜止中心的細胞似乎對壓力刺激有反應。基本上,當機體遇到困難時,這組細胞可能起到某種保護作用。
這種靈活性和適應性有助於植物比其他動物更好地渡過難關。分生組織的存在,特別是在頂端或根和芽都允許它們與環境作鬥爭。由於無法移動,植物被迫增加表面積,並應對捕食者和環境造成的損害。在進化發展的過程中,這導致了模組化的發展模式。
處於後胚胎期的動物完全發育成熟。大多數人長大了,他們的身體部分簡單地擴大,或者他們蛻變成他們的成人形式。然而,植物可以在需要的時候長出新的分枝和根,也可以再生受損的分枝和根。這種植物能產生儘可能多的分枝,而物理學允許它(某種程度上)。根系統也會發生這種情況。根據愛荷華州立大學的研究,一棵樹的根系所佔的表面積可能是樹冠或樹冠上部的4到7倍。
圖注:樹的根系所佔的表面積可能是樹冠或樹冠上部的4到7倍。2012年,美國林業局宣佈另一棵樹的樹齡超過了瑪土撒拉,新冠軍樹齡為5062歲。儘管這些樹看起來很老而且有皺紋,但是它們儲存了很多關於地球歷史和它潛在的未來的資訊。科學家們正在研究樹木年輪是如何照亮過去的氣候變化事件的,以及樹木是如何應對當前環境變化的。老樹,有其廣闊的根系和喬木覆蓋,是生態系統的關鍵部分。
植物不像動物那樣衰老,它們從外表看可能有皺紋,但它們的細胞仍然年輕。這些古樹為我們提供了大量的人間智慧,它們是地球歷史的重要組成部分,值得我們的尊重和保護。