带状杂草，南洋波西多尼亚，西澳大利亚鲨鱼湾的草地。图片来源：Rachel Austin，西澳大利亚大学
科学家们正在使用DNA分析来研究带状杂草海草的草甸。令人震惊的结果把他们吹走了。他们在西澳大利亚州鲨鱼湾世界遗产区分析的18，000个DNA标记显示，一株植物扩展到延伸112英里。这使它成为世界上最大的已知植物。
不知何故，这棵幼苗生长到占地77平方英里，穿过温度和盐度完全不同的水域。根据其大小和增长率，研究人员估计它有4，500年的历史。
下次你去潜水或浮潜时，仔细看看那些奇妙的长而明亮的绿色丝带，随着水的潮起潮落而挥舞。它们是海草 - 海洋植物，每年产生花卉，果实和幼苗，就像它们的陆地亲戚一样。
这些水下海草草甸以两种方式生长：通过有性繁殖，这有助于它们产生新的基因组合和遗传多样性，以及通过扩展它们的根茎，根和芽从中产生地下茎。
要找出海草草甸中生长了多少种不同的植物，你必须测试它们的DNA。我们在西澳大利亚州鲨鱼湾世界遗产区阳光普照的浅水区为带状杂草海草草草草地做了这个工作。
结果让我们大吃一惊：它都是一株植物。一个单一的工厂已经扩展到180公里（112英里）的延伸，使其成为地球上最大的已知工厂。
我们从鲨鱼湾的十个海草草甸中收集了芽样本，这些水域的盐度从正常的海洋盐度到咸度的几乎两倍不等。在所有样本中，我们研究了18，000个遗传标记，表明200平方公里（77英里²）的带状杂草草甸从单个定植幼苗扩展而来。
采样波西多尼亚。图片来源：Rachel Austin
它是如何演变的？
这种海草植物除了巨大的尺寸之外，与其他植物不同之处在于，它的染色体数量是其亲戚的两倍。这使得它成为科学家所说的“多倍体”。
大多数时候，海草幼苗将继承其每个亲本的一半基因组。然而，多倍体携带其每个父母的整个基因组。
有许多多倍体植物物种，如土豆，油菜和香蕉。在自然界中，它们通常居住在环境条件极端的地方。
多倍体通常是无菌的，但如果不受干扰，可以继续无限生长。这片海草就是这样做的。
这种植物有多老？
鲨鱼湾的沙丘在大约8，500年前被洪水淹没，当时海平面在最后一个冰河时代后上升。在接下来的几千年里，不断扩大的海草草甸通过创造和捕获沉积物形成了浅的沿海岸和门槛，这使得水变得更咸。
鲨鱼湾的水域也有很多光线，营养物质水平低，温度波动大。尽管存在这种恶劣的环境，但该植物已经能够茁壮成长并适应。
鲨鱼湾的浅咸水域。图片来源：Angela Rossen
确定海草草甸的确切年龄具有挑战性，但我们估计鲨鱼湾植物的年龄约为4，500年，基于其大小和生长速度。
海洋和陆地系统中都有其他大型植物的报道，例如犹他州的6，000吨地震白杨，但这种海草似乎是迄今为止最大的。
还发现了其他巨大的海草植物，包括一种密切相关的地中海海草，称为Posidonia oceanica，它覆盖超过15公里（9英里），可能有大约10万年的历史。
为什么这很重要？
2010-11年夏天，一场严重的热浪袭击了西澳大利亚海岸线沿线的陆地和海洋生态系统。
鲨鱼湾的海草草甸在热浪中遭受了广泛的破坏。然而，带状杂草草甸已经开始恢复。
这有点令人惊讶，因为这种海草似乎没有有性繁殖 - 这通常是适应不断变化的条件的最佳方式。
我们在鲨鱼湾草甸中观察到海草花，这表明海草性活跃，但它们的果实（成功的海草性行为的结果）很少见。
从澳大拉波斯海草中出现的花朵。图片来源：Angela Rossen
事实上，我们的单一植物可能是无菌的。这使得它在鲨鱼湾多变水域的成功成为一个难题：没有性别的植物往往也具有低水平的遗传多样性，这应该会降低它们应对不断变化的环境的能力。
然而，我们怀疑我们在鲨鱼湾的海草具有非常适合其局部但多变的环境的基因，也许这就是为什么它不需要做爱就能成功。
即使没有成功的开花和种子生产，巨型植物似乎也非常有弹性。它经历了广泛的水温（在某些年份从17ºC /63ºF到30ºC /86ºF）和盐含量。
尽管这些可变的条件和高光照水平（通常对海草有压力），植物可以维持其生理过程并茁壮成长。那么它是如何应对的呢？
我们假设这种植物在其180公里（112英里）的范围内具有少量的体细胞突变（未传递给后代的微小遗传变化），这有助于它在局部条件下持续存在。
然而，这只是一种预感，我们正在通过实验来解决这个假设。我们在鲨鱼湾进行了一系列实验，以真正了解这种植物如何在如此多变的条件下生存和茁壮成长。
海草的未来
海草保护我们的海岸免受风暴的破坏，储存大量的碳，并为各种各样的野生动物提供栖息地。保护和恢复海草草甸在减缓和适应气候变化方面发挥着至关重要的作用。
海草也不能幸免于气候变化的影响：温度升高，海洋酸化和极端天气事件对它们来说是重大挑战。
然而，我们现在对鲨鱼湾巨型海草的巨大弹性的详细情况为我们提供了希望，它们将在未来许多年内存在，特别是如果对气候变化采取严肃行动的话。