沉默的瘟疫:從森林中的樹一棵棵死去說起

更新於 發佈於 閱讀時間約 8 分鐘

有一次搭校車,總務處的大哥告訴我,因為前幾年買了一批外來苗木,沒檢查出來有病菌,結果褐根病在校園內到處蔓延,學校死了好多樹!為了救那些樹,最後花了好幾百萬。


我一愣——我每天早中晚都會經過校園,卻從沒察覺原來那些樹曾經一棵棵默默地死去。


這樣的情景,並不只是發生在臺灣的大學校園;在過去30年間,也正以更劇烈的規模發生在歐洲的森林裡的白蠟樹們。


白蠟樹的30 年浩劫:新聞不報的「消失的瘟疫」


白蠟樹(Fraxinus excelsior)是歐洲森林中的重要原生樹種,不僅長期供應家具與工藝木材,也支撐了大量昆蟲、真菌與鳥類的生態鏈。然而,自1990年代末起,一種原本來自亞洲的真菌——Hymenoscyphus fraxineus(俗稱白蠟樹枯萎病菌)被錯誤的引進歐洲,並在短短數十年間蔓延全歐。

它從落葉層釋放孢子,感染葉子與枝幹,最後繞頸壞死造成整株樹死亡。在許多國家,白蠟樹的死亡率高達 70~90%。尤其是幼樹,因為靠近落葉層比較容易感染,而細小的莖幹使它們更容易被病菌繞頸,死亡率更高。


這是一場前所未有的林木災難,但大多數人卻毫無所悉。因為病菌進程緩慢、民眾偏愛動物甚於植物,在媒體的選擇性報導下,導致這場「白蠟樹大屠殺」有如隱形。


想驗證的理論:自然界能演化抵抗新病原嗎?


但是,有一群來自英國與歐洲的科學家一直關注著這場瘟疫的發展。他們開始思考:既然白蠟樹原本並未演化出對這種病菌的抗性,那麼在疫情發生的期間,它們是否能靠自然選擇自行找出活路?


這樣的問題,指向一個古老但尚未完全實證的理論:多基因快速適應是否真的會在自然界發生?


研究團隊推測,如果天擇真的正在發生,那麼那些遺傳上較脆弱的個體應該會在疫情發生後逐漸被淘汰,而帶有抗病基因的樹會存活並繁殖。


建立基因預測模型:GEBV 是什麼?


為了驗證這個假說,研究團隊建構了一種名為 GEBV(Genomic Estimated Breeding Value,基因組預測繁殖值)的指標。


他們先蒐集來自多國 38,784 多棵白蠟樹的田間資料,比較那些感染輕微的樹與嚴重枯死的樹在全基因體的差異,從數萬個基因變異(SNPs)中找出約一萬個和抗病性最有關的位點,並建立預測模型。


接著,他們在一片英國古老林地(Marden Park)內,對近六百棵白蠟樹進行基因定序,包括128株老樹(疫情爆發前即存在)與452株幼樹(疫情後萌發)。根據基因,每棵樹都得出一個 GEBV 分數,數值越高,表示遺傳上越可能具有抗病能力。


在過去,GEBV常用在育種領域,用來評估馴化生物的基因;這是第一次用來評估野生的植物。為什麼不看實際植物的健康度呢?研究團隊認為,因為樹木的健康度容易被各種環境因子干擾,包括陰陽坡、土壤排水等等,另外成樹與幼樹的生理差異也會影響。因此,他們選擇從「純遺傳成分」來進行評估,看看天擇是否真的在發生。


結果:天擇真的發生了!


結果發現,疫情後出生的幼樹,其 GEBV 平均值顯著高於老樹。這表示,在病菌爆發後,族群中較脆弱(低抗病力)的基因組合已被自然淘汰(他們估計幼樹的死亡率大約為31%),留下來的是相對抗病的後代。


更進一步的親緣比對也發現:父母 GEBV 越高,子代健康機率越大;而那些實際存活下來的幼樹,其 GEBV 分數比預期更高,暗示原本可能還有一些更脆弱的幼苗,在幼年期就已經死去,來不及納入樣本中。


這是首次在野外天然族群中,以大規模基因體資料,清楚呈現一個世代內的多基因微演化。


不只是白蠟樹,過去也有許多例子


這樣的故事讓人聯想到另一個人類歷史上的悲劇:在 15~17 世紀,美洲原住民在與歐洲人接觸後,因缺乏對天花、麻疹、流感等「舊世界病毒」的免疫力,造成數千萬人死亡。


原因之一正是類似白蠟樹遭遇的狀況。由於族群過去從未遭遇此類病原,無從演化出抗性;再加上發生在15,000-20,000年前的遷徙導致族群縮小、產生瓶頸效應,造成基因多樣性不足(有研究發現美洲原住民的MHC基因的多型性明顯低於歐亞居民),於是在面對外來病毒時,他們幾乎無力抵抗。


下一次病原會是什麼?我們準備好了嗎?


雖然這一次,白蠟樹靠著多基因微調逃過一劫,但研究團隊也提醒:這樣的快速適應是以大量死亡為代價換來的,而這正可能造成遺傳瓶頸。


如果下一次面對的病原與這次的不同(這種狀況的可能性極高),這次篩選出來的抗病基因組合很可能就會毫無作用。而如果族群在這次的瘟疫中已失去了大部分的基因多樣性,那麼下一次將會毫無抵抗能力。也就是說,白蠟樹已經因為這次的疫情,面臨存亡危機。


這也正是過去發生在多種作物上的悲劇模式:

  • 香蕉的「大麥克品系」(Gros Michel)幾乎在20世紀前半被「巴拿馬病」毀滅;
  • 橡膠樹在南美洲大規模栽培時被橡膠葉枯病滅園;
  • 阿拉比卡咖啡在斯里蘭卡也曾因咖啡葉鏽病而全面潰敗。


他們的共同問題是:全球幾乎都種植單一品系,幾乎沒有遺傳多樣性。


關於復育白蠟樹,我們能做些什麼?


有些科學家已開始提出具體策略,例如:

  • 引進不同的白蠟樹族群,維持族群整體保有夠高的基因多樣性;
  • 未來在育種時選擇「抗病機制不同的親本」進行雜交;
  • 建立病害多樣性監測網絡,模擬各種未來病原場景。


而身為關心自然與未來的我們,最基本的第一步,也許就是——不要再忽略身邊正在悄悄死去的植物。


從校園裡那些「沒人注意到已經死去」的樹木們開始,我們應該學會用新的眼光去看森林、看病原、看演化。


另外,對於引進外來的植物與動物,我們也要更謹慎。千萬不要攜帶任何未經檢疫的生物入境,即使只是為了食用的需要也不可以!


許多植物病害與外來有害生物,正是透過水果、種子、甚至根莖蔬菜等農產品傳入的。一個看似無害的「吃的東西」,其實可能附著病原孢子或昆蟲卵,導致本地生態崩潰。


例如,番石榴果實蠅就是經由旅客違規攜帶果實入境而傳播;台灣過去也曾因為遊客帶回泰國蓮霧苗木而引發炭疽病流行。


同樣地,動物也不例外。歷史上曾有民眾私自攜帶水族寵物或外來龜類,結果入侵台灣水域,威脅本土魚類與蛙類的棲地與疾病防線。


總而言之,外來種的引入,除了可能成為入侵物種與本土物種搶占生態位,更可能會帶來本土物種從未接觸過的病原,造成演化來不及反應,物種就已經滅絕的大悲劇。


也就是說,防疫不只限於人與病毒,植物與動物也需要「邊境防線」。


所以請記得,生物檢疫絕對不是多此一舉,而是守住完整、穩定生態系的最後一道防線;每一次過海關時,牆上貼著的「請勿攜帶動植物」提醒,背後守護的,是台灣一座座森林與一片片農田的未來。


參考文獻:

Carey L. Metheringham et al. ,Rapid polygenic adaptation in a wild population of ash trees under a novel fungal epidemic. Science 388, 1422-1425(2025). DOI:10.1126/science.adp2990


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主要介紹關於植物的新資訊,但是也會介紹一些其他的。 版主在大學教植物生理學,也教過生物化學。 如有推薦書籍需求,請e-mail:susanyeh816@gmail.com
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