植物也“返祖”

張雅嵐+程鈺姝

老師講完《調查周邊環境中的生物》這一課后，安排了一次校園內生物的調查。我們在調查時發現，同一株花葉小臘長出兩種枝葉，且這一現象在另外13棵這種植物上都有不同程度的體現。是生活環境導致它們長成這樣，還是另有原因？

在請教了老師后，我們進行了實地考察，并設計實驗研究，推測影響植物出現這種現象的原因，希望從中得到合理的解釋和答案。

一、研究思路

經過多次討論，我們一致認為，這種現象是罕見的植物返祖現象。在查閱資料時發現，對返祖現象的研究并不多，植物方面的更少，而且經過檢索，并沒有發現花葉小臘返祖現象的同類研究。

為此，我們選用花葉小臘作為研究對象，重點以同一株花葉小臘返祖前后的枝葉作對照，通過比較莖、葉、柔毛等特征，并用顯微鏡觀察比較返祖前后葉片中的葉綠體數量、實地研究其環境特點，推測發生返祖現象的原因，提出合理的觀點，從而了解植物返祖現象。

二、研究過程

1.返祖現象的有關解釋

返祖是指生物體偶然出現祖先的某些性狀的遺傳現象，是一種不太常見的生物“退化”現象。返祖現象也是生物進化的一種證據。

2.植物特征分析

小臘樹（小臘）為原生品種，屬于木犀科，常綠灌木或小喬木，小枝密披短絨毛。葉薄革質，單葉對生，葉橢圓形或卵狀橢圓形，背面中脈有毛。花白色，花冠裂片長于筒部，花藥黃色，超出花冠裂片，顯著花梗；圓錐花序，長4至10cm。

花葉小臘樹（花葉小臘）為培育變種，屬于木犀科，常綠灌木，葉對生，薄革質，橢圓形或卵形，全緣或不規則波狀凹入。葉面有銀綠至乳白色或乳黃色斑紋鑲嵌。圓錐花序，乳白色。

比較兩者發現，花葉小臘保留了原生品種的基本特征，最大的不同就是枝葉特征。因此，在進行實驗時，我們重點選擇同一株花葉小臘返祖前后的枝葉作比較和測量。

3.實驗分析

（1）以校園內13棵花葉小臘作為實驗對象，采摘同一株花葉小臘兩根不同的枝葉，并選擇由同一枝條分生出來的沒有返祖和返祖后的枝葉，保持枝條長度、葉片數、節數等基本一致。

（2）用放大鏡分別觀察花葉小臘的原枝葉和返祖后的枝葉。通過比較分析花葉小臘返祖前后枝葉的葉片、莖、柔毛等特征，發現花葉小臘雖然花葉部分枝條占了全株植物的大部分，但性狀很不穩定；而花葉小臘返祖后的枝葉特征與原生小臘樹的一致，返祖枝條的新生枝葉所表現的性狀很穩定，并有向原生品種返祖發育的趨勢。

（3）將花葉小臘返祖前后的葉片表皮撕下，分別制作臨時裝片，放到顯微鏡16×10的放大倍數下觀察，選5至10個不同視野，觀察并記錄細胞內葉綠體的數量。

（4）將生物顯微演示裝置與電腦連接，拍攝葉片中葉綠體的情況并保存。

觀察結果顯示，花葉小臘葉片銀白色邊緣部分的大多數細胞中葉綠體很少，甚至沒有；而綠色部分大多數細胞中都有葉綠體，但數量不多，且分布不均勻。所以我們認為，花葉小臘葉片中葉綠體數量不多是導致其葉片呈銀白色或乳黃色的緣故。

返祖后的葉片細胞中葉綠體的數量比返祖前（花葉）細胞中的葉綠體要多得多，基本與原生品種的一樣多，說明返祖后的枝葉特征與原生品種十分相似，性狀穩定。

綜上分析，無論從花葉小臘的外部特征，還是從葉片內部結構（葉綠體），其返祖現象主要表現為葉面積大小、枝條粗細、莖節長度、柔毛特點、葉綠體數量等的變化。返祖后的新生葉片面積增大，枝條增粗，莖節增長，柔毛增多，葉綠體數量明顯增多，枝葉全綠色，性狀穩定，變化特征與原生品種小臘樹十分相似。

我們推測，花葉小臘的植物體內存在不穩定的基因，發生返祖后遺傳物質并未發生變化，而這些基因由于一些外在環境因素暫時失活，但被激活后，則表現出與祖先一樣的性狀。

4.生存環境分析

除了由植物自身的基因決定外，水、肥、陽光的改變也會引起植物出現返祖現象。葉片顏色會隨陽光強弱變化而改變，一些斑葉植物在光照不足、氮肥比例過高時，會出現葉色轉綠的返祖現象，正如花葉小臘的返祖現象一樣。

5.返祖現象發生的原理

關于返祖現象，現代遺傳學有兩種解釋：

一是由于在物種形成期間已經分開的，決定某種性狀所必需的兩個或多個基因，通過雜交或其他原因重新組合，于是該祖先性狀又得以重新表現。

二是在進化過程中，決定這種祖先性狀的基因早已被組蛋白為主的阻遏蛋白所封閉，但由于某種原因，產生出特異的非組蛋白，可與組蛋白結合而使阻遏蛋白脫落，結果被封閉的基因恢復活性，重新轉錄和翻譯，表現出祖先的性狀。

三、結論

1.植物界出現的各種返祖現象說明，在系統發育過程中，控制祖先原有性狀的一些基因既沒有消亡，也沒有喪失，而是失活。由于一些外在的環境因素，激活了系統發育過程中已經失活的基因，出現返祖現象。

原有性狀的基因怎樣失活？失活的基因如何被激活？研究這些問題，對揭示生物的進化有著十分重要的意義。

2.既然返祖現象是一種不太常見的生物“退化”現象，就可能對農業生產帶來不利影響，如農作物減產、優良性狀的傳遞等等。因此，對于那些有觀賞價值的植物，為了保持藝術性和觀賞性，應防止它們發生返祖現象。（指導老師：潘俊強）

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動物返祖現象

返祖現象是一種不太常見的生物“退化”現象，無論植物還是動物身上都可能會體現。在人類史上，就出現過不少返祖現象的記載。如一生下來身上就長滿毛發的毛孩，就是人類毛發組織器官的返祖“退化”現象；耳朵可超大幅移動，可歸類為神經系統的返祖“退化”現象等等。由此可見，返祖現象顯現的部位具有不確定性。

雖然上述返祖現象嚴格說來并非一種疾病，但如果人類某些具有特殊功能的器官也出現返祖“退化”現象，如控制感情、道德觀的神經協調系統、大腦系統出現返祖“退化”現象，由于古代人類重要部位的神經協調系統與現代人不可能完全相同，其智力程度也相對較低，將使該人可能表現出某種先天性心理障礙、神經系統疾病、智障等。

因此，不能完全排除個別先天性精神病、先天性智障的起因與神經協調系統、大腦系統出現返祖“退化”現象有關，如果能研究證明這些疾病的起因確實與返祖“退化”現象有關，則可在治療時針對患者精神病、智障的不同成因區別對待，對癥下藥。