火山抹去岛屿植被，DNA揭示生命如何重启

西之岛是日本小笠原群岛的一部分，位于东京本土以南约1000公里处。该岛火山活动频繁，2013年的一系列大规模喷发几乎摧毁了岛上所有植被。尽管这对植物生命造成毁灭性打击，但这些周期性"重置"加之岛屿的极端偏远性，为科学家提供了观察生态系统早期演替的珍贵窗口——新抵达的遗传物质正在艰难地建立生存据点。

由东京都立大学高桥弘次教授（原京都大学研究员）带领的团队，对2019年火山全面摧毁岛内植物群前夕采集的马齿苋（Portulaca oleracea）样本展开研究。虽然该物种广泛分布于全球温带和热带气候区，但西之岛种群现已灭绝。这些珍贵样本是研究团队从日本各地及关岛51个不同种群采集的254份样本之一，研究人员对其进行了遗传学分析。

通过细致比对，团队逐步揭示了西之岛马齿苋种群的起源及其在系统发育树中的位置。研究人员同时考察了叶绿体DNA和核DNA全基因组数据，根据遗传相似性进行谱系划分。结果显示它们与邻近火山岛——父岛种群亲缘关系最近，但西之岛个体表现出独特的遗传特征。值得注意的是，这些个体似乎源自极少数始祖植株，导致后续遗传分化出现严重偏倚，这种现象被称为"奠基者效应"。

马齿苋种子呈扁平椭球状，直径不足1毫米，易通过风力、鸟类及洋流传播。然而分析表明，该植物在岛上存活的机会极其有限：样本遗传结构表现出极强的奠基者效应。研究人员还发现了遗传漂变的证据，表明台风和火山喷发等孤立事件（而非自然选择）主导了遗传变异。

这项研究首次揭示了已灭绝种群的系统发育特征。独特的岛屿环境使科学家得以观察孤立环境中遗传进化的初始阶段——从种子传播建立种群，到生存繁衍的全过程。这对理解自然灾害后植物群落的重建机制也具有重要启示意义。

本研究受日本学术振兴会(JSPS)科研费资助项目(KAKENHI JP23K23945/JP23K20303/JP21KK0131)、环境省环境再生保全机构环境研究综合推进费(JPMEERF20204006)、日本环境省环境调查事业、以及东京都政府ECO-LOGIC-NET项目支持。