這終究不是一個看臉的世界——毛地黃屬植物分家的故事

關于分類,植物學家們把形態相似的植物放入“科”這個形態學單位。屬于同一個科的植物,往往都具有相似的識別特征或者藥用價值。例如同屬于薔薇科的玫瑰、月季、薔薇。

科學家們根據植物的基本特征,將萬千種植物歸入不同的分類單元(種系發生學phylogenetic taxonomy)。在分子生物學興起前,科學家利用的是植物形態上的特征,如花和果的結構;但隨著科學的發展,我們逐漸能夠從解剖學、代謝組、基因組的層面上,更精確和系統地來分析各種植物間的親緣關系。并且,我們從中得出的結論,往往顛覆了之前分類學上的概念。

家里如果有心臟不好的老人的話,想必都聽說過地高辛(digoxin)。這種強心劑便是從毛地黃屬(Digitalis)植物中提取出來的。

之前,學術界一直以為,毛地黃屬是玄參科植物。另外,地黃屬,金魚草屬,泡桐屬也都屬于玄參科。

從圖片上來看,它們的特征都非常相似:筒狀花(金魚草除外,它是唇形花),總狀花序。(春天我會具體介紹花形態特征的)看起來把它們分到同一個科理所應當。但是,一項對玄參科植物基因組分析的結果,卻硬生生地將玄參科拆開:其中的幾個屬,不是投入別的科,便是自立門戶,成為了新的科。

這項研究主要針對三個質體基因(plastid gene)rbcL, ndhF,rps2序列的分析(sequence alignment)。其中,rbcL編碼RuBisCO (Ribulose-1,5-bisphosphatecarboxylase/oxygenase)大亞基,參與光合作用;ndhF編碼chloroplastNADH dehydrogenase F,參與光呼吸過程;rps2編碼40S ribosomal protein S2,參與蛋白質合成。通過比對這三個基因序列在不同植物中的缺失、插入等變化,研究人員發現,先前玄參科植物的分類有誤,并作出了修改。部分結果如下:

原先的玄參屬(Scrophularia)還留在了玄參科(Scrophulariaceae)。

玄參

而地黃屬(Rehmannia)卻被并入了列當科(Orobanchaceae)(恩,對。就是六味地黃丸里的地黃)。這個科里的植物,大多為寄生植物(parasitic plant)。比較有名的有肉蓯蓉,野菰。

肉蓯蓉
肉蓯蓉

毛地黃屬(Digitalis)和金魚草屬(Antirrhinums)被并入了默默無聞的車前科(Plantaginaceae)。車前科里的車前子(Plantago asiatica)是非常常見的野草,可以食用。

車前子

而泡桐屬(Paulownia)卻另立門戶,成為了泡桐科(Paulowniaceae)。

泡桐

究其原因,是因為不同種植物為了適應同種生存環境——利用同種蟲媒傳粉,或者采取某種相同的傳播種子的生存策略,而發生的趨同進化(convergent evolution):不同種的植物為了適應相同環境,而演化出相似的形態特征。這也難怪之前的植物學家們會犯“分錯類”這種錯誤了。

參考文獻:

Olmstead, et. al. 2001.? The Disintegration of theScrophulariaceae.? American Journal ofBotany 88:348-361.

botanyprofessor.blogspot.com/2012/04/whatever-became-of-snapdragon-family.html

圖片來源:

肉蓯蓉:urbol.com

玄參:wikimedia.org

金魚草:1zoom.me

車前子:ograsradgivaren.slu.se

泡桐:lh2treeid.blogspot.com

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