植物也“返祖”

老师讲完《调查周边环境中的生物》这一课后，安排了一次校园内生物的调查。我们在调查时发现，同一株花叶小腊长出两种枝叶，且这一现象在另外13棵这种植物上都有不同程度的体现。是生活环境导致它们长成这样，还是另有原因？

在请教了老师后，我们进行了实地考察，并设计实验研究，推测影响植物出现这种现象的原因，希望从中得到合理的解释和答案。

一、研究思路

经过多次讨论，我们一致认为，这种现象是罕见的植物返祖现象。在查阅资料时发现，对返祖现象的研究并不多，植物方面的更少，而且经过检索，并没有发现花叶小腊返祖现象的同类研究。

为此，我们选用花叶小腊作为研究对象，重点以同一株花叶小腊返祖前后的枝叶作对照，通过比较茎、叶、柔毛等特征，并用显微镜观察比较返祖前后叶片中的叶绿体数量、实地研究其环境特点，推测发生返祖现象的原因，提出合理的观点，从而了解植物返祖现象。

二、研究过程

1.返祖现象的有关解释

返祖是指生物体偶然出现祖先的某些性状的遗传现象，是一种不太常见的生物“退化”现象。返祖现象也是生物进化的一种证据。

2.植物特征分析

小腊树（小腊）为原生品种，属于木犀科，常绿灌木或小乔木，小枝密披短绒毛。叶薄革质，单叶对生，叶椭圆形或卵状椭圆形，背面中脉有毛。花白色，花冠裂片长于筒部，花药黄色，超出花冠裂片，显著花梗；圆锥花序，长4至10cm。

花叶小腊树（花叶小腊）为培育变种，属于木犀科，常绿灌木，叶对生，薄革质，椭圆形或卵形，全缘或不规则波状凹入。叶面有银绿至乳白色或乳黄色斑纹镶嵌。圆锥花序，乳白色。

比较两者发现，花叶小腊保留了原生品种的基本特征，最大的不同就是枝叶特征。因此，在进行实验时，我们重点选择同一株花叶小腊返祖前后的枝叶作比较和测量。

3.实验分析

（1）以校园内13棵花叶小腊作为实验对象，采摘同一株花叶小腊两根不同的枝叶，并选择由同一枝条分生出来的没有返祖和返祖后的枝叶，保持枝条长度、叶片数、节数等基本一致。

（2）用放大镜分别观察花叶小腊的原枝叶和返祖后的枝叶。通过比较分析花叶小腊返祖前后枝叶的叶片、茎、柔毛等特征，发现花叶小腊虽然花叶部分枝条占了全株植物的大部分，但性状很不稳定；而花叶小腊返祖后的枝叶特征与原生小腊树的一致，返祖枝条的新生枝叶所表现的性状很稳定，并有向原生品种返祖发育的趋势。

（3）将花叶小腊返祖前后的叶片表皮撕下，分别制作临时装片，放到显微镜16×10的放大倍数下观察，选5至10个不同视野，观察并记录细胞内叶绿体的数量。

（4）将生物显微演示装置与电脑连接，拍摄叶片中叶绿体的情况并保存。

观察结果显示，花叶小腊叶片银白色边缘部分的大多数细胞中叶绿体很少，甚至没有；而绿色部分大多数细胞中都有叶绿体，但数量不多，且分布不均匀。所以我们认为，花叶小腊叶片中叶绿体数量不多是导致其叶片呈银白色或乳黄色的缘故。

返祖后的叶片细胞中叶绿体的数量比返祖前（花叶）细胞中的叶绿体要多得多，基本与原生品种的一样多，说明返祖后的枝叶特征与原生品种十分相似，性状稳定。

综上分析，无论从花叶小腊的外部特征，还是从叶片内部结构（叶绿体），其返祖现象主要表现为叶面积大小、枝条粗细、茎节长度、柔毛特点、叶绿体数量等的变化。返祖后的新生叶片面积增大，枝条增粗，茎节增长，柔毛增多，叶绿体数量明显增多，枝叶全绿色，性状稳定，变化特征与原生品种小腊树十分相似。

我们推测，花叶小腊的植物体内存在不稳定的基因，发生返祖后遗传物质并未发生变化，而这些基因由于一些外在环境因素暂时失活，但被激活后，则表现出与祖先一样的性状。

4.生存环境分析

除了由植物自身的基因决定外，水、肥、阳光的改变也会引起植物出现返祖现象。叶片颜色会随阳光强弱变化而改变，一些斑叶植物在光照不足、氮肥比例过高时，会出现叶色转绿的返祖现象，正如花叶小腊的返祖现象一样。

5.返祖现象发生的原理

关于返祖现象，现代遗传学有两种解释：

一是由于在物种形成期间已经分开的，决定某种性状所必需的两个或多个基因，通过杂交或其他原因重新组合，于是该祖先性状又得以重新表现。

二是在进化过程中，决定这种祖先性状的基因早已被组蛋白为主的阻遏蛋白所封闭，但由于某种原因，产生出特异的非组蛋白，可与组蛋白结合而使阻遏蛋白脱落，结果被封闭的基因恢复活性，重新转录和翻译，表现出祖先的性状。

三、结论

1.植物界出现的各种返祖现象说明，在系统发育过程中，控制祖先原有性状的一些基因既没有消亡，也没有丧失，而是失活。由于一些外在的环境因素，激活了系统发育过程中已经失活的基因，出现返祖现象。

原有性状的基因怎样失活？失活的基因如何被激活？研究这些问题，对揭示生物的进化有着十分重要的意义。

2.既然返祖现象是一种不太常见的生物“退化”现象，就可能对农业生产带来不利影响，如农作物减产、优良性状的传递等等。因此，对于那些有观赏价值的植物，为了保持艺术性和观赏性，应防止它们发生返祖现象。（指导老师：潘俊强）

相关链接

动物返祖现象

返祖现象是一种不太常见的生物“退化”现象，无论植物还是动物身上都可能会体现。在人类史上，就出现过不少返祖现象的记载。如一生下来身上就长满毛发的毛孩，就是人类毛发组织器官的返祖“退化”现象；耳朵可超大幅移动，可归类为神经系统的返祖“退化”现象等等。由此可见，返祖现象显现的部位具有不确定性。

虽然上述返祖现象严格说来并非一种疾病，但如果人类某些具有特殊功能的器官也出现返祖“退化”现象，如控制感情、道德观的神经协调系统、大脑系统出现返祖“退化”现象，由于古代人类重要部位的神经协调系统与现代人不可能完全相同，其智力程度也相对较低，将使该人可能表现出某种先天性心理障碍、神经系统疾病、智障等。

因此，不能完全排除个别先天性精神病、先天性智障的起因与神经协调系统、大脑系统出现返祖“退化”现象有关，如果能研究证明这些疾病的起因确实与返祖“退化”现象有关，则可在治疗时针对患者精神病、智障的不同成因区别对待，对症下药。