8年追蹤！這種植物靠快速進化躲過極端干旱——紅花溝酸漿

▲上圖：紅花溝酸漿（Mimulus cardinalis）。圖源：cnps-yerbabuena.org

海潮天下·導讀

長期以來，“進化拯救”（Evolutionary Rescue）——即種群通過快速進化產生適應性突變以擺脫滅絕風險——多存在于實驗室模擬或理論模型中。康奈爾大學的研究團隊一篇新研究中，對俄勒岡州和加利福尼亞州紅花溝酸漿種群長達8年的追蹤，首次在自然條件下完整記錄了這一過程。研究利用全基因組測序技術，繪制了物種在極端干旱后的基因頻率變化圖譜，證明了遺傳多樣性較高的種群能通過改變葉片氣孔調節和光合作用模式實現“反彈”。這一發現為保護生物學提供了新思潮：與其僅僅保護現有個體，不如優先保護具有高度遺傳潛力的“基因庫”，以應對不可逆的氣候變化。

該研究的一大亮點在于證明了常備遺傳變異（Standing Genetic Variation）的重要性。這意味著，物種并不是在災難發生后才臨時等待新突變的出現，而是依靠災難發生前就已經存在于種群中的多樣性儲備來“救命”。因此，保護那些即便目前看起來個體數量不多、但遺傳多樣性豐富的種群，確實比保護遺傳背景單一的大規模種群更具長遠意義。

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出品 | 海潮天下

在生物學界，一個物種能否在極端的環境劇變中活下來，往往被認為是一場與時間的賽跑。當環境惡化的速度超過了物種適應的速度，滅絕似乎是唯一的結局。

不過，近日海潮天下（Marine Biodiversity）小編讀到一篇最新的研究，康奈爾大學的丹尼爾·安斯泰特（Daniel Anstett）團隊2026年3月12日發表在《科學》期刊上的這個研究，記錄了一個真實發生的“進化自救”案例——紅花溝酸漿（Mimulus cardinalis）通過短短幾年的快速進化，在極端干旱中成功實現了種群反彈。

先說說這種植物。紅花溝酸漿（拉丁學名：Mimulus cardinalis，英文名：Scarlet Monkeyflower），也稱為紅色猴面花、大紅透骨草，是一種原產于北美洲西部的多年生草本植物。它們長著紅色唇形花冠，花瓣形狀酷似猴子臉，常生長的溪流邊、或潮濕的濕地環境中。這種植物除了欣賞價值，它們的基因組結構相對簡單、且對環境變化敏感，成了生物學家研究快速進化、物種適應性以及植物與傳粉者（如蜂鳥）協同進化的重要模式物種。

這項研究的背景極具戲劇性。研究人員從2010年就開始監測分布在美國西海岸和墨西哥的19個紅花溝酸漿種群。沒過多久，加利福尼亞州就遭遇了該地區有氣象記錄以來最嚴重的極端干旱。面對這場突如其來的災難，許多紅花溝酸漿種群沒能挺過去，出現了局部滅絕。

但，天無絕草之路，還是有些種群表現出了驚人的韌性。

研究團隊對55個種群進行了全基因組測序，鎖定了與氣候適應緊密相關的基因位點。他們發現，那些最終能夠實現種群數量恢復的，正是進化速度最快的種群。在這些植物內部，與耐熱、耐旱相關的等位基因頻率發生了顯著偏移。

更有意思的是研究揭示的一種預測能力。安斯泰特發現，一個種群在干旱開始前擁有的遺傳多樣性基礎，居然能預示它在五、六年之后的命運。那些在氣候相關位點上有著更多變異儲備的種群，更有可能在極端壓力下迅速篩選出適應環境的個體，從而實現“進化救援”。這種預測性，僅存在于適應性基因位點上，在普通的遺傳位點上則觀察不到這種規律。這種基于實證的預測能力，為生物多樣性保護工作提供了更科學的決策依據。

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▲上圖：紅花溝酸漿的株型相對高大，它的葉片邊緣帶有鋸齒，表面覆蓋著一層細軟的絨毛，摸起來有明顯的質感。這些花朵的瓣片強烈反卷，暴露出內部豐富的花蜜，這種特殊的構造仿佛是為蜂鳥量身定制的。作為該物種最主要的傳粉者，蜂鳥極易被這抹鮮紅吸引，在吸食花蜜的過程中幫助植物完成繁衍。圖源：calscape.org | ?George W. Hartwell

當然了，進化并不是萬能的保票。盡管這項研究證實了野外物種具備在短時間內借助基因頻率改變來應對氣候壓力的潛力，但這并非普遍現象。許多種群即便在進化，依然沒能逃脫消失的命運。這意味著，雖然生物體有著超出想象的自我調節能力，但在日益頻繁的極端氣候面前，這種自救依然存在極限。

海潮天下（Marine Biodiversity）小編另外查閱資料了解到，這種植物對水分的需求近乎苛刻，只能在潮濕甚至積水的土地上生存。雖然它的分布范圍很廣，從加州的荒漠山地到海拔2400米以下的濕地，再到俄勒岡州、內華達州甚至墨西哥的下加利福尼亞都有它的蹤跡，但它的生存現狀卻不容樂觀。作為一種依賴濕地的物種，人類活動導致的生境破壞直接威脅著它的領地。以舊金山為例，早在1865年的記錄中，當地的溪岸上隨處可見紅花溝酸漿。但到了1958年，由于城市開發和環境變遷，它在當地基本絕跡。直到2000年，才有環保人士利用采集的種子進行人工引種，試圖讓它回到山谷溪流中。即便如此，這些重返家園的種群依然面臨著外來入侵植物的激烈競爭。

植物進化論·新研究

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文 | 朱瀟瀟

編輯 | 海潮君

排版 | 盧曉雨

時間 | 2026年3月16日

【參考資料】
感興趣的海潮天下（Marine Biodiversity）讀者可以參看該研究的全文：
Daniel N. Anstett et al. ,Rapid evolution predicts demographic recovery after extreme drought.Science391,1172-1176(2026).DOI:10.1126/science.adu0995
其他參考資料：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu0995
https://www.eurekalert.org/news-releases/1119241
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu0995
https://www.eurekalert.org/news-releases/1119241
https://plants.usda.gov/plant-profile/mica3
https://cnps-yerbabuena.org/scarlet-monkeyflower-mimulus-cardinalis/
https://www.fws.gov/species/scarlet-monkeyflower-mimulus-cardinalis
https://www.itis.gov/servlet/SingleRpt/SingleRpt?search_topic=TSN&search_value=565308#null
Howell, J.T., P.H. Raven, and P. Rubtzoff. 1958. A Flora of San Francisco, California. Univ. of San Francisco. 157 pp.

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