一个长达200多年的种子实验

17 03 2025年

1870年,我的母校密歇根州立大学招了一个年轻的教授威廉·比尔。我的母校当时叫做密歇根州立农学院,以研究农业为主。比尔教授有一个项目是指导农民种田,经常被农民问到一个问题:地面的杂草都除掉了,埋在地下的杂草种子还会发芽长出来,为什么杂草那么难以除干净?地下的杂草种子要过多少年才会死掉?这个问题把比尔教授难住了。他在1879年决定,做一个他本人肯定看不到结果的伟大实验:研究究竟要过多长时间,杂草的种子才会死,不再长出来。

 

他的实验是这么做的。拿20个玻璃瓶装了沙土,每一个玻璃瓶里放了23种常见杂草的种子,每一种杂草放50粒种子。然后在学校找了个秘密地点,把这些玻璃瓶瓶口朝下埋在地下20英寸的地方。瓶里的种子跟外界有气体的交换,但水进不去,种子也就不会发芽。他又用水泥做了一个混凝土“保险库”,把这些玻璃瓶保护起来。最后画了一张地图,标明这些玻璃瓶埋藏的地点,相当于一张“藏宝图”。他的实验计划是每过5年就拿出一个玻璃瓶,看里面那些杂草种子会不会发芽。

 

过了第一个5年,他在1884年拿出了第一个瓶子,发现生命力最强的是荠菜种子,50粒荠菜种子全都发芽了。别的杂草种子只有一部分发芽,有的杂草像黑芥的种子就一粒都没有发芽,全都死掉了。接下来,他每过5年就做一次实验。到1910年,比尔教授要退休了,就把那张藏宝图交给系里一个年轻教授,让他接班继续做这个实验。这个新的教授研究了一下比尔教授已经获得的数据,发现5年的间隔太短,每一次实验会发芽和不会发芽的杂草种类类似,所以他决定把实验的时间间隔延长,每10年取一瓶种子做实验。

 

这个教授退休时,又把藏宝图和实验项目交给下一个年轻教授。这样一代一代传下去。到1980年的实验做了之后,只剩下6瓶种子了,学校植物系的教授们想把这个实验的时间再持续得更长一些,所以表决决定再把实验的间隔延长到20年。下一次实验是2000年,拿出一瓶种子来培养,发现只剩下两种杂草种子还会发芽。其中生命力最强的是毛蕊花,50粒种子有23粒发芽了,另外还有1粒圆叶锦葵的种子也发芽了。

 

到了2017年,负责这个项目的教授年纪也大了,准备退休,刚把这个项目交给一个年轻教授,自己就中风差点死了。这让他想起不能这么冒险了,一代代单传,万一接项目的人出了什么事,突然生病或者出车祸死了,藏宝图就失踪了,项目就断了。所以他决定,不能只传给一个人,而是搞一个团队,让系里的几个教授一起参与这个项目。这些教授分属不同的研究领域,有研究进化生物学的,有研究生态学的,有研究分子生物学的,一起来做这个项目。

 

下一次实验本来应该是2020年,但那年发生了新冠疫情,学校基本上关了,没法做实验,所以拖到2021年4月份,他们才去挖种子。大家找了一个夜晚聚在一起,对着藏宝图把瓶子挖了出来。为什么要在晚上呢?第一,怕暴露了埋藏种子的地点;第二,怕白天阳光照射,埋在地下的种子会发芽。挖出来后做实验,发现这一次就剩下毛蕊花种子还有生命力,50粒有20粒发芽。

 

现在做这个实验就已经不只是简单地看哪些杂草的种子会发芽,哪些杂草的种子不会发芽了,而是可以在分子水平上研究种子里的蛋白质、RNA发生了什么变化。现在研究的技术手段在比尔教授开始做这个伟大实验时是根本想不到的。因为是20年才做一次,下一次就是2040年,然后是2060年、2080年,到2100年这个实验才算结束。到那时,不知道又有什么新的研究手段可以研究这个问题呢。

 

2024.11.10录制

 

2025.01.17整理


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