Ziqi Xie, a student, standing outdoors, surrounded by green oak leaves.
23岁的谢子琪(Ziqi Xie)利用遗传标记研究橡树,撰写了一篇融合了生物学和视觉艺术的论文。

鬼树

里德生物威博体育APP的学生们一直在波特兰地区寻找杂交橡树。它们的旅程可能会重塑我们看待生态系统的方式。

贝内特·坎贝尔·弗格森 | 2024年12月5日

迷宫般的河岸、边缘、壁架、铁轨和楼梯,艾德·本尼迪克特公园是溜冰者的天堂。然而,当奥巴马教授。基思卡[生物学]在2020年秋天威博体育了这里,他来这里是为了树木,特别是一排俄勒冈白橡树(Quercus garryana)和一排英国橡树(Quercus栎树),就像一对不幸的恋人,被附近的街道分开了。

通过测试遗传标记,Karoly试图发现这两种橡树是否杂交过。Karoly说:“我们看到了橡子,我们在这个地区种植了第一代幼苗。”“这看起来就像40年前的那种实验,如果我们想知道答案,我们就会这样设置它。”

这是完美的,太完美了。基思断定,街道上的每一棵树实际上都是一棵英国橡树,而波特兰公园的工作人员错误地将一整排非本地树木标记为本地树木。“有点丑闻,”Karoly开玩笑说。

除了不同的身体特征外,这两个物种在高大、绿色和橡子发芽的两种树木上也有很大的不同。几个世纪以来,俄勒冈橡树一直屹立在太平洋西北地区,而英国橡树则是英国的代名词,甚至被用作英国的国徽。

Karoly非常清楚非本地植物破坏环境的方式。他说:“我们经常发现,非本地[植物]不能完全为动物提供相同种类的资源,它们与其他植物没有相同的相互作用,它们可能对环境变化有不同的反应。”“但要明确的是,也有一种相当直接的下意识反应:‘那不是本地的,它不属于这里,把它弄出去。’”

卡洛里有不同的回应:他想知道俄勒冈和英国的橡树是否能“生出”一棵弥合本土树木和非本土树木之间鸿沟的树。在过去的五年里,他招募了三名论文学生来研究混合动力车,尽管他是第一个承认结果与他希望的不一样的人。

卡洛里说:“最重要的是,我们还没有找到任何我们可以确定是杂交橡树的个体。”“我们仍然没有任何证据表明这两个物种能够杂交。”

这并没有阻止卡洛里和他的学生寻找答案。他们所经历的旅程证明了里德原则,即为了更深入的理解而进行知识威博体育探索,他们为理清竞争对手橡树的形态和遗传学所做的努力,使他们对我们城市的生态系统有了更细致的了解。

“让我感到高兴的是,学生们非常有兴趣在这个项目上留下自己的印记,”卡洛里说。“如果从一开始就只有我一个人做这项工作,可能会有一个非常不同的结果。”

形态问题

俄勒冈橡树可以长到120英尺高,寿命长达数百年——比如俄勒冈花园的“签名橡树”,它在刘易斯和克拉克首次踏上太平洋西北地区200多年前就扎根了。

相比之下,英国橡树与欧洲的移民和征服历史是分不开的。18世纪,殖民者把它们带到了纽约,表现出对一棵出现在莎士比亚戏剧和罗宾汉故事中的树的强烈依恋(根据传说,这位快乐的弓箭手藏在一棵挖空的英国橡树里)。

“俄勒冈白橡树已经在这里很长时间了,对太平洋西北地区的土著居民有很多文化意义,”他说谢子琪,23岁.“还有英国橡木,在欧洲人定居之前和定居期间,它对欧洲人有着非常重要的意义。”

这两个物种杂交的可能性引起了Karoly的注意,当它在俄勒冈州本土植物协会的列表中被提出时。随后,山姆·阿尔达普,19岁开始为一个独立的项目研究橡树,试图用遗传标记来识别潜在的杂交品种,遗传标记是染色体上已知物理位置的DNA序列。

这些标记可以作为植物的“亲子鉴定”,尽管并非没有障碍。“从橡树中提取可用的DNA真的很难,”卡洛里说。“它们的组织中有很多化合物,所以当你试图提取遗传成分时,你会得到很多其他化合物,这威博体育我们在实验室做的所有工作带来了问题。”

研究遗传标记并不是区分物种的唯一方法。形态学是研究生物体形态的生物学分支,它提出了另一种可能性莱尼·布莱尔,21岁在她的论文《古怪的质疑》中Quercus:在俄勒冈州波特兰检查可能的橡树杂交。

“我在威博体育上过课,在那里我做了更多的徒步旅行,而不是在实验室里,”莱尼说,他在田纳西州农村长大,是一个喜欢户外活动的孩子。“我更感兴趣的是植物的形态和物理方面。”

大流行为莱尼专注于形态学提供了理由。她没有戴着必要的两个防护口罩长时间在实验室工作,而是渴望进行研究,这样她就可以在校外的波特兰公园里采集样本。

一些科学家认为形态学可能具有误导性,因为它强调的是物理外观。“如果我能够强迫这个问题,我可能会尝试从莱尼开始做遗传标记,”卡洛里说。“但她对多元统计方面的东西非常感兴趣,能够从形态学的角度来解决这个项目。”

在2020年大选的混乱中,莱尼和卡洛里开着一辆面包车在波特兰周围行驶,从威博体育的草地到莱尔山再到阿盖城市公园,到处收集样本。莱尼研究的形态学特征包括英国橡树的“闪亮而暗淡”的叶片正面(顶部)和俄勒冈橡树的“短、多毛、暗淡、浅绿色”的叶片背面(底部)。

形态学允许Lenny区分不同的物种,但不足以发现杂交。然而,她所进行的研究——以及她收集的样本——将为未来的里德人的工作提供信息。

莱尼说:“我记得当时有一种感觉,我希望自己没有再努力一点,而是能够更好地为未来的方向留下一些东西。”“我绝对没有想到,在我毕业后这么快就有人会做DNA方面的研究。”

橡树爱好者的动漫展

在她的论文中,莱尼包括了“本研究的未来方向”一节,指出由于形态学本身无法区分杂交物种和亲本物种,因此回归遗传标记是合乎逻辑的下一步。这是一条路径露西·蒙哥马利22岁接着是她的论文,“鉴定波特兰的橡树杂交:一种遗传方法。”

露西说:“有时候我确实很难与(科学)建立联系。”“这是一个非常深刻的学术领域。但这项工作真正植根于公园和波特兰地区,对公园也有一些生态影响。”

露西为她的论文设定了几个目标,包括成功提取DNA,并在公园和自然区域测试可能的杂交品种。她说:“选择什么植物在哪里种植有很多因素。”“英国橡树是一种观赏树种,我不想因为种植橡树而把任何人打倒,但如果你不知道你种植的是什么,你就无法做出明智的决定。”

利用波特兰公园的树木清单,Lucy确定了潜在的杂交热点,包括前面提到的Ed Benedict Park。不幸的是,她直到研究后期才知道波特兰公园威博体育她取样的橡树贴错了标签。露西说:“这绝对是一个挫折。“这是一个重新评估的时刻。”

尽管没有发现任何杂交物种,露西还是成功地发现了物种间的遗传变异,并开发了合适的标记。2022年,她把自己的研究成果带到了新墨西哥州的国际橡树协会会议上——本质上是橡树爱好者的动漫展。

橡树协会会议吸引了学者、私营部门的生物学家和普通的橡树爱好者,其中一些人惊讶于这么多的树木可能被公园工作人员错误地识别出来。

对Karoly来说,这些错误的标签并没有那么令人震惊。“这并不奇怪,”他说。“很多工作都是志愿者完成的,(俄勒冈白橡树和英国橡树)很难区分。”

树的灵魂

俄勒冈白橡木和英国橡木的故事是两种文化相互适应的故事——这是谢子琪不仅研究过的故事,也是她亲身经历过的故事。

“我在高中上的生物课是用中文教授的,”在北京长大的子琪说。“(在威博体育的课堂上)有一些单词我不认识,但我不确定我是否不认识它们,因为我错过了太平洋西北地区的一些文化体验。”

当她开始写论文的时候,子琪不只是带着一个在另一个半球长大的人的视角——她带着一个艺术家的视角。虽然她的论文将涉及测试基因标记,但她增加了一个视觉元素:一个装着树枝、树叶指纹和橡木墨水字迹的白橡木手包。

“我在考虑艺术和生物各占一半的比例,”齐奇说。阿基三好(艺术)。“因为与生物学概念打交道的艺术家,也许他们更重视这些概念的艺术表现。但我更感兴趣的是如何以一种平衡的方式整合它们。”

这种平衡贯穿于子淇的论文《双关记》(A Tale of Two)Quercus:通过艺术方法讲述进化遗传学和当地植物历史。她提供了她所测试的基因标记的详细描述,还提供了手包的图像,这些图像使有时抽象的生物概念具体化。

“我们的想法是以另一种方式把橡树的身体组合在一起,”子琪说。“我制作这个手包的原因是为了强调橡树的历史——它们的迁徙历史。我在考虑如何在一件小艺术品中呈现这种移民的想法。”

子琪的研究并没有发现任何杂交品种,但它通过跨学科的方法,为里德的橡树侦探故事写下了重要的新篇章,尽管她对之前的那些人表示敬意(在参考莱尼的论文时,子琪的一节被称为“古怪的栎树形态”)。

另外,Lenny, Lucy和Ziqi都有一个故事要讲,关于他们在波特兰寻找橡树杂交品种。总之,他们的作品形成了一个单一的故事,讲述了这个寻找如何将威博体育的三个学生团结在一起,以及卡洛里的指导如何将他们吸引到一个共同的事业中。

“和基思说话时,我总觉得有人站在我这边,”莱尼说。“他威博体育了我完美的独立工作和指导。有几个星期我们不见面,只有我在工作,但我一直知道,如果我有一些紧迫的问题,我可以威博体育他发电子邮件,或者去他的办公室,我们可以聊天。”

Karoly的三个橡树论文学生都继续在科学界学习和工作。莱尼去年6月在赫尔辛基大学获得了生态学和进化生物学硕士学位,露西在旧金山河口研究所监测水质,子琪正在波特兰州立大学攻读生物学硕士学位。

Karoly正在考虑将他对混血儿的威博体育探索超越波特兰的城市范围,同时准备提交一份手稿,收集他、Lucy和Ziqi对基因标记的研究。

尽管卡洛里关于无法找到混血儿的笑话成了笑料,但他的学生们已经证明,未被发现的东西也可能是一个机会。“我认为杂交的含义将是潜在的回交——某种程度上稀释garryana基因控制,”露西说。“我认为(波特兰)没有杂交的影响……我的意思是,总有一种可能性。”

不管这种可能性存在与否,卡萝莉、莱尼、露西和子琪不仅帮助我们更好地理解了波特兰橡树的故事,还帮助我们更好地理解了波特兰本身。

莱尼说:“我记得基思特别跟我说过一棵树,它见证了这座城市的很多地方。”“在它旁边建了一整条高速公路,周围所有的树都被砍掉了,但这棵树还活着。这真的很令人兴奋:这座城市可以改变多少,但这些树,它们站在那里,它们看着,它们仍然在那里。”

标签:校友,气候,可持续发展,环境,研究