植物界的T-1000:成功入侵不是靠最強,而是靠「最會變形」

更新於 發佈於 閱讀時間約 5 分鐘

想像一個從未來來到地球、能隨環境變形的敵人,就像《魔鬼終結者2》裡的T-1000:雖然他不是最壯的,但每次都能剛好變成最有利的樣子。這樣的敵人,其實非常難對付的!


看過《魔鬼終結者2》的人,應該都覺得T-1000很厲害吧!但是,類似電影情節的事件,也在真實世界上演。


別擔心,T-1000要出現,恐怕還要很久很久。但是,最近的研究發現,入侵植物之所以能夠成功攻城掠地,很可能也是因為它們跟T-1000一樣的「隨方就圓」、「隨遇而安」。


長期以來,許多科學家都認為,入侵種因為經過長途遷徙,往往會面臨「遺傳瓶頸」:基因多樣性變少。如此一來,應該不利於適應新環境,所以總是要花上好一段時間適應,然後才會「大爆發」。但是,想歸想,真的是這樣嗎?


為了要測試到底是不是這樣,科學家們用了白三葉草(Trifolium repens)進行測試。


白三葉草是歐亞原生的豆科植物,從17世紀開始,它隨著人類活動擴散到世界各地,今天我們在澳洲草原、南美高地、加拿大城市公園都能見到它的身影。


這樣一種外來植物,為什麼能在氣候差異這麼大的不同地區一一成功建立族群?


為了回答這個疑問,研究團隊蒐集了來自六大洲2660個樣本,包括13個原生族群、

39個入侵區域族群以及12個現代栽培品系,使用低覆蓋度全基因組定序進行族群基因組學分析。


另外,他們還在歐洲(法國、瑞典)與北美(加拿大、美國)四地設立共同花園進行栽培實驗,觀察這些樣本的適應能力。。


他們發現,白三葉草攜帶著一組特殊的基因結構變異區段——稱為 haploblocks,就像是一種遺傳的模組化積木,每一塊都包含數百個基因,而且會傾向於「整包一起遺傳」。


簡單說,它就像一個完整的套裝工具箱,一旦某區塊被選中,就能一次帶來一整組對當地氣候有利的特性。


白三葉草有幾個工具箱呢?五個!這五個分別位於白三葉草的第7、9與13號染色體上(HB7a1、HB7a2、HB7b、HB9、HB13),研究團隊發現它們:

  • 在不同地區展現出與當地氣候變數(如溫度、降雨、日長)相關的基因型分布;
  • 在田間實驗中與植物的存活率與繁殖力密切相關;
  • 與乾旱、光照、花期調控等適應性狀況的基因表現相關。


以HB13這個haploblock為例,研究團隊發現在北美的試驗田中,攜帶「參考型」基因型的個體表現較好;但是到了歐洲,則是「替代型」表現出更佳的繁殖力。


有趣的是,研究團隊發現這些haploblocks在白三葉草的原生地就已存在,並非新產生的突變。也就是說,它不是在入侵之後才「進化出對策」,而是早就準備好各式各樣的遺傳積木,然後根據當地環境「拼出一個最適的版本」。這就像變形人T-1000一樣,到了不同場景會換一套武器。


這也說明,成功的入侵植物不是最強者,而是最能因地制宜的操盤手。或者也可以說,機會是給準備好的人!


而且,因為haploblock的模組化特性,所以它裡面包含了乾旱、光週期、氧化壓力等多種適應功能,就像一個套件包,可以在不同條件下快速切換模式。


我們前面提到,過去許多科學家曾以為快速適應要靠「大突變」,現在我們逐漸發現,很多時候真正有效的策略是重用老東西,組合成新解法。白三葉草就是這樣的例子:它不靠蠻力,而是靠變形——在每個地區找到最合適的樣貌生存下來。


當你下次在路邊看到一叢白三葉草,別再以為它只是可愛的綠色點綴,它其實是正在悄悄改裝、適應、擴張的「植物界T-1000」。


參考文獻:

Battlay, P., Hendrickson, B.T., Mendez-Reneau, J.I. et al. Haploblocks contribute to parallel climate adaptation following global invasion of a cosmopolitan plant. Nat Ecol Evol (2025). https://doi.org/10.1038/s41559-025-02751-2


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