在San以北30英里处弗朗西斯科,汤姆·斯台普顿踏上了一条带他深入森林的小径,在巨大的红杉树干之间蜿蜒。这些树对他有特殊的意义。他说:“在红木森林里就像在大教堂里一样。”“那里有一些非常精神上的东西,非常谦逊和感人。它让你看起来如此微不足道,因为与这些参天大树相比,你只是一个微小的斑点。”他偏离了路线,查阅了一张秘密地图,这张地图将把他引向“森林的幽灵”。

几十年来,斯台普顿一直在寻找并砍伐罕见的白化红杉,它们银白色的树枝与周围森林的深色木材形成鲜明对比,甚至不太常见的野生嵌合体红杉,它们的针叶是绿色和白色的拼接。他与白化红杉研究人员和爱好者合作,*发现了500多棵白化红杉和116棵野生嵌合体。它们的位置是保密的,以保护它们免受纪念品猎人或其他破坏者的伤害。尽管好奇心和好奇驱使着他最初的兴趣,但斯台普顿现在正在与研究人员合作,以了解这些不寻常的树木存在的原因,以及它们的存在对周围树木甚至整个生态系统的健康意味着什么。

斯台普顿在一家水力发电厂工作,没有理科学位,他对白化红杉及其奇美拉近亲的长期迷恋始于1996年他外出远足的时候。

在索诺玛县,一种奇美拉红杉的分支包括无色、白化的叶子和富含叶绿素的亮绿色叶子。
在索诺玛县,一种奇美拉红杉的分支包括无色、白化的叶子和富含叶绿素的亮绿色叶子。赞恩·摩尔提供

他回忆起自己第一次看到白化红木时说:“那里的森林非常茂密,我往下看这条河床,看到了一些灿烂的东西。”“我只是被它的美丽迷住了。这里是纯白色的树叶,与其他一切形成鲜明对比。我当时想,‘哇,这是世界上最奇怪的事情。’”

他试图了解更多关于他所看到的东西,但信息很少。他继续在野外寻找其他白化树,第二年,他有了一个重大发现:一种嵌合体红木,同一根树枝上有绿色和白色的针叶。这种现象以前从未在野生红杉中被记录过,因为这种树的一些细胞有白化病的突变,而另一些细胞没有。斯台普顿说:“当我第一次看到它时,我真的不得不多看了两眼。”“我简直惊呆了。”

斯台普顿对他的发现感到兴奋,他联系了林务员戴尔·霍尔德曼《白色红杉:森林幽灵这是他在探索树木的早期发现的一本书。在之前的异花授粉实验中,霍尔德曼成功地在受控环境中培育了嵌合体。他和斯台普顿开始合作,推广那些早期的杂交体,并最终为它们申请专利,着眼于潜在的商业用途。霍尔德曼于2016年去世,但斯台普顿仍然保留着他们罕见的繁殖嵌合体,这已经成为他与研究人员合作的一个组成部分。

奇美拉红杉有白色和绿色的叶子和球果。
奇美拉红杉有白色和绿色的叶子和球果。汤姆·斯台普顿

这些树对科学的价值源于植物王国中白化病的罕见性。对于红杉来说,当“吸盘”(母树的一个分支)发生突变,导致叶绿素(使树木产生能量的色素)缺乏时,就会发生这种情况。总之,植物白化病应该是一个致命的缺陷。但这些白色的吸盘与母体植物共享一个根系,这使它们能够吸取养分并存活下来。虽然它们没有达到典型的红杉高度,但一些白化吸盘可以长到大约30英尺高,似乎是与母树的寄生关系。白化红杉的存在本身就是一个谜,因为它们长期以来似乎是一种负担,对母本植物没有任何好处。

这是斯台普顿和目前的合作者赞恩·摩尔试图解决的一个进化之谜。摩尔在加州大学戴维斯分校攻读植物基因组学博士学位,此前他分析了白化红杉和它们的绿色邻居的组织样本。他发现,与同一地区的绿红杉相比,白化红杉吸收的镉、铜和镍等重金属的量是前者的两倍多。

摩尔意识到了一种叫做超积累的现象:一些植物物种有一种适应性,可以让它们积累重金属,所以它们对饥饿的食草动物来说就变得不好吃了。他认为类似的事情可能发生在白化红杉中,这种幽灵般的白色树木实际上可能对母体植物有益,在它们共同的环境中吸收和储存重金属和其他毒素。

植物学家赞恩·摩尔站在加州洪堡州立公园的一棵白化红杉旁。
植物学家赞恩·摩尔站在加州洪堡州立公园的一棵白化红杉旁。赞恩·摩尔提供

摩尔和斯台普顿说,白化红杉似乎在工业活动区域附近更常见,比如发电厂或污水处理设施。两人假设,可能是这些地点的污染物首先导致红杉发生更多的变异,从而导致更多的白化病发生。反过来,白化的分支可能会通过吸收更多的污染物来帮助母本植物,实际上是将污染物从它们共享的根系中过滤掉。

为了验证这一想法,他们用斯台普顿苗圃里的一些繁殖后的嵌合体进行了一项实验。这些嵌合体被分成几组,接受了不同数量的硫酸镍(一种重金属)。一半的树的白化树枝也被剪掉了。三年后,斯台普顿测量了树苗的生长和重量。

摩尔说:“我们试图弄清楚绿色植物是否从白化分枝中受益。”数据似乎支持了他们的假设。摩尔说:“由于镍含量高,当有白化病附着时,看起来树木生长得更多,重量更重。”

加州洪堡红杉州立公园发现的白化红杉。
加州洪堡红杉州立公园发现的白化红杉。罗伯特·帽子/伤风

而他们的发现发表在斯台普顿网站上的一篇论文为白化病可能对母体植物有益的观点提供了一些支持,该研究结果是初步的,基于不到20棵树苗的小样本量。摩尔说,有可能他们选择的重金属中的硫酸盐实际上起到了肥料的作用,促进了生长。他希望用更多的树木和不同的重金属重复这个实验。摩尔说:“如果我们能做到这一点,那将是一个真正的蝴蝶结。”

加州大学圣克鲁兹分校的植物生理学家雅米拉·皮特曼(Jarmila Pitterman)研究过白化红杉,但没有参与斯台普顿和摩尔的实验。她说,他们的早期结果“很有趣”,但指出这些发现还远远不是决定性的。例如,皮特曼说,白化红杉在控制水分流失方面效率低下。为了弥补这一点,白化针比绿色针吸收更多的地下水,这可以解释为什么白化针保留了更多的重金属。她看到了斯台普顿和摩尔的工作被复制和扩展的价值,并补充说,“我们对这些树了解得越多越好。”

斯台普顿还期待在这一领域进行更多的合作研究。他认为,这项工作可能揭示了他对那些让他着迷了四分之一个世纪的幽灵树的看法。斯台普顿说:“白化红杉是森林中的白旗,它们向我们提供了环境中可能存在的问题的信息。”“我认为,我们为什么会看到白化红杉,与我们如何对待环境之间,将存在巨大的联系。”

*更正:这篇文章之前暗示斯台普顿自己发现了600多棵白化和嵌合体红杉;寻找稀有树木是研究人员和其他个人共同努力的结果。