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2023年04月18日

古茶树不老不衰的奥秘,蕴藏在其遗传信息中

古茶树,唯一一种无惧病虫害的经济林木。
古茶树,唯一一种与岁月对抗的乔木茶树。
古茶树,唯一一种可被品饮的千年古树茶。

关于古树茶,还有太多的真相未被揭开,还有太多的谜题等待探索,今天这篇文章,我们就继续顺着科研界对古树茶的研究之路,去打开古树茶最为核心的长寿之谜——原初细胞内的遗传信息。
被异花授粉的古树茶
云南古茶树:千年不老不衰,无惧病虫侵害
书接上文,既然矿物质丰富,微生物服等外部因素不是古茶树长寿的根本原因,那这种能力是不是其在漫长演化中自然进化而来的呢?由此便引出了异花授粉这一因素。
异花授粉,即雌蕊得到另一朵雄花的花粉,以及异株、异花,不同无性系之间的授粉,完成“传宗接代”,这是自然界中一种常见的植物进化现象。就如同混血儿一般,不同植物间的异花授粉,也带来了多样化的基因,这部分的内容涉及分子生物学的一些概念,陆离尽量以简单易懂的方式为茶友们讲解。
花粉管中可能存在的部分异源基因(heterologous gene),会在植物授粉时一并进入卵细胞,这就为不同植物间的基因交流提供了可能性。很多存在基因差别的非近缘物种,就是通过异花授粉等途径,将不同的基因传递给另一新个体,进而出现新的性状,科学家们称这种现象为“基因转移”。
不过这些外来的异源基因想在植物内“安家落户”,就要插入恰当的位点,不然则会无法得到表达,这也是植物遗传学领域的一项前沿研究课题。如目前产量最高的面包小麦(Triticum aestivumL.),就是由3个不同的基因组拼合而来的,这被称为异源六倍体,是多倍化研究的重要模式作物之一。
这就是生物多样性的由来,不同种群都存在遗传信号的交换,也都有着共同的祖先,这些信息通过DNA的排列顺序传递下去,让基因始终处于动态变化中。
DNA(DeoxyriboNucleic Acid),是生物细胞内含有的四种生物大分子之一核酸的一种,可组成能引导生物发育与生命机能运作的遗传指令。
很多DNA的排序会录制出小分子的RNA(Ribonucleic Acid,可简单理解为组成DNA的一个“片断”),并对基因的排序加以调控。
很多植物间都存在这种隐秘的信息交流,比如一类绿叶挥发物,可以让植物招引昆虫,从而传粉交配,而普洱茶树上也有着类似的现象。
曾有学者在研究沉香醇时(学名linalool,又名芳樟醇,兰花香的主要呈因,也是普洱茶含量较高的香气物质之一),发现其不是茶树原有的基因。
这位学者猜测,某种植物内生菌与植物本身交换了基因组,从而促进了如芳樟醇等的次级代谢产物生成,具体的基因转移仍在进一步研究。
其实,当陆离在为茶友们介绍古茶树可能存在的基因转移现象时,我们就已经来到了古树茶长寿之谜的最后一道大门前——原初细胞内的遗传信息。
原初细胞的遗传信息
从分子生物学的基本概念中我们可以得知,目前人类所探明的所有动植物中,第一个细胞的诞生,一定存在DNA及分子中的组合指令。
古茶树亦是如此,第一株野生茶树的原初细胞中,长寿基因的遗传信息就已经被设定出来,并通过DNA内四个化学母码的复杂排序,传递出各种合成指令。
而解密古树茶长寿基因的关键,就在于破解DNA用来储存信息的四个化学母码,这一领域属于分子生物学在生命起源领域的最前沿课题。
有意思的是,科研界在研究生命起源与设计时,形成了两种截然不同的理念对立,也就是著名的科学唯心主义学派与科学自然主义学派。
科学唯心主义认为,很多动植物的结构设计之所以如此精妙,是因为存在一位设计师,牛顿的著作 《TheOpticks》(译作光学)中,就有这样的言论:
“眼睛的设计有光学技巧,耳朵的设计有声学知识。世间万物都有其诞生的使命,并在恰当的时机被执行出来,这背后一定存在着一位活的智慧存在。”
而科学自然主义的基本理念则完全相反,认为动植物的结构巧妙,是因为所有生物机体都有适应环境的本能,并能够随机地变异和自然的选择。
这方面的代表就是达尔文和他的自然进化论,这位伟大探索家的贡献毋庸置疑,但他的观点仍留有一个遗憾,那就是没有解释第一个生命起源问题。
直到1953年,分子生物学界的这场大争论再次有了突破性进展:沃森(J. D. James Dewey Watson)和F. H. C. 克里克首次发现了生物的DNA的结构。这两位科学家都是科学自然主义的虔诚“信徒”,他们本以为这个发现能补充完善达尔文“进化论",没想到却又陷入了生物信息起源的谜题当中。
原来,DNA的发现虽然解释了首个生命的起源问题,但却无法解释第一个细胞DNA的设定排序问题,而直到今天,这一问题仍未得到充分解释。
茶树也是如此,我们都知道如今的古茶树,是从野生茶树一过渡型茶树一人工栽培型茶树,说明其经过了适应性变异与漫长的自然选择。但在第一株野生茶树内,原初细胞中的遗传设定,目前仍无法用化学符号表述,这就是科研界迟迟无法给出,古茶树长寿之谜最后一块拼图的原因。
意义重大的基础科学
看到这里,有茶友可能会问了:不明白就不明白呗,听起来都费劲,又不能让古树茶更好喝,费这么大劲图个啥?
其实,古树茶长寿之谜是普洱茶基础科学中最重要的一环,这是一项任务量庞大的系统性生物科学研究工程,也是普洱茶产业发展健全的必经之路。仅在目前的探索阶段,就有科学团队提出,是否可以利用古茶树的基因图谱,研制检测溶液,帮助鉴别不同产区的古树茶原料,突破以往的感官审评局限。
背后的原理是,生长不同产区的古茶树,基因图谱都是一致的,造成其生长性状差异,和茶叶口感区别的,就是RNA显现物质的细微差别。通过比较不同产地古茶树的RNA样本,就可以找出造成各产地古茶树差异的“关键因子”,进而建立具体的RNA模型,取得初步的商业化成果。
举个例子,这一科研成果问世后,将老班章的茶青投入“老班章检测溶液”中,溶液会发生变色等反应,以提示茶青产地属实或不实,在古树茶保真上发挥重大作用。
此外,破解了古树茶的长寿之谜,也就能更加充分地利用古树茶的价值,比如很多长寿植物内都含有的一种无价之宝——天然特效药。
一方面,银杏、红杉,人参等长寿植物,都含有人参皂苷RH2、喜树碱、紫杉醇、三尖杉酯碱等药用成分,在对抗疾病和保健功能上能发挥重大作用。
另一方面,这些天然产物的结构式非常复杂,很难人工合成,直接从这些植物中提取活性成分的效果也很差,往往是万不存一。