葉片細胞每年在經歷了一連串的遺傳過程後都會被殺死，從而導致樹葉在秋季紛紛落下。（圖片提供:Jupiter Images）
隨著季節的輪替，樹葉的色澤變換與凋落總能給詩人帶來靈感，讓孩子們興高采烈，同時也提醒人們拿出掃把打掃庭院。然而究竟是什麼樣的遺傳學機制使得葉片細胞一個個地消亡，直至樹葉一片片落下，科學家們對此一直百思不得其解。如今，盡管依然有一些研究人員懷疑是否真的找到了導致這一切的罪魁禍首，但無論如何，一項新的研究已經大致勾勒出一種殺死葉片的遺傳學連鎖反應。通過將擬南芥——十字花科的一種小型開花植物，是研究植物生物學的模式生物——的一個突變種和野生株的老化過程進行比較，韓國浦項科學與技術大學的分子生物學家Hong Gil Nam和他的同事，對葉片細胞每年如何死亡進行了研究。突變種的葉片通常要比野生株的葉片存活時間更長。Nam的研究小組追蹤了突變種和野生株之間的遺傳差異，並找到了一個特殊的基因——oresara 1(ORE1)。研究人員發現，ORE1能夠形成一種蛋白質，而隨著時間的推移，後者含量的增加能夠導致葉綠素的減少，以及其他可以造成葉片老化的過程。研究小組同時發現，在年輕的葉片中，ORE1被小核糖核酸（RNA）——一種能夠控制基因表達的小分子——所抑制。一種名為miR164的小RNA則被認為在擬南芥的老化過程中扮演了重要角色，它同時還是隨著葉片老化而改變的一個復雜基因鏈的一部分。隨著葉片的老化，一種名為EIN2的基因的活性逐漸增加，而miR1647則受到了抑制。這使得ORE1越來越多，從而加速了葉綠素的損失，並在葉片中觸發了其他的老化過程。Nam說，所有這一切“使得老化過程很難避免”。研究小組在2月20日出版的美國《科學》雜志上報告了這一研究成果。這篇論文所得到的贊揚與其所遭受的質疑一樣多。加拿大沃特盧大學的分子生物學家John Thompson認為：“新發現的遺傳學機制引人注目。”然而美國安阿伯市密歇根大學的植物生理學家Larry Noodén卻指出，Nam所追蹤的葉片光化效率以及其他因素並不是致命的老化過程。而康奈爾大學的分子生物學家Susheng Gan就表示，研究小組所使用的突變體僅僅表現出了些微的葉片衰老延遲，因此它並不是一個非常理想的研究模型。不管到底是這一機制還是另有機制控制著葉片的衰老，研究人員都希望在擬南芥中發現的老化過程能夠適用於其他植物。除了增加對葉片凋亡的理解外，研究人員的另一個目標便是完善農作物的生產。在某些農作物中，推遲葉片的老化有朝一日將能夠帶來更多成熟的谷物和果實，增加糧食的產量。Thompson表示：“真正關系到農業生產的是由生病的生物體和環境壓力導致的早老和死亡。”