生长在横断山的绵毛房杜鹃（上图）和紫花百合。版纳植物园供图

■本报记者 刘如楠

2020年，对丁文娜来说是收获颇丰的一年。她在中国科学院西双版纳热带植物园（以下简称版纳植物园）拿到了博士学位，还以第一作者身份在《科学》发表研究论文，发现横断山是世界上已知起源最早的高寒生物区，是高寒物种起源和分化的摇篮。

这项研究结束，她和导师星耀武开始思考，如果把视角拉大至全球，横断山是如何成为最古老的高寒生物区的呢？等她从这个看起来并不复杂的问题中抽身出来，已经是5年后了。

2025年底，版纳植物园研究员星耀武团队等首次量化了北半球五大主要山地系统高山植物的演化历史，相关研究发表于《科学进展》。在瑞士联邦森林、雪和景观研究所从事博士后研究的丁文娜为第一作者兼共同通讯作者。

“在此期间，我经历了从困惑到接纳的过程。慢慢地，我开始享受在更大的时间和空间尺度上思考生命与地球的演化过程，逐渐明确了未来几年的科研方向。”丁文娜对《中国科学报》说，“这种成长比5年前发《科学》论文更让我高兴。”

“只要下定决心做，任何事情都不会影响我”

近200年前，22岁的达尔文开启近5年的环球航行。这次旅行让他第一次深切体会到地球并非静止不变，而是在不断塑造自身。

如今，科学家仍在探索同样的问题，地球与生命如何在漫长的岁月中共同演化？只有深入理解生命如何响应并适应这种长期而复杂的地球动态，才能真正揭示生物多样性形成与维持的根本规律。

山地作为地球表面最具动态变化的地质与生态系统，不仅重塑了地球的地貌格局，也成为生命演化的“加速器”。造山运动通过地壳变形、地表隆升与气候驱动的侵蚀反馈，不断重塑着栖息地与生境，创造出丰富的环境梯度与隔离条件，为生命提供了分化、扩散与适应的多重契机。

“山地生物多样性的形成，主要受到三大核心演化机制的驱动，即就地分化、迁入定居与地方性招募。对于全球的主要山地而言，我们并不清楚其具体受哪种过程主导。”丁文娜介绍。

课题刚一提出，就有老师觉得丁文娜“想得太简单了”，短期内几乎不可能完成。毕竟对于刚刚博士毕业的年轻学者而言，整合不同山地系统的演化历史，系统收集并分析跨区域、多尺度的数据，是一项极具挑战性的工作，需要深入理解全球山地系统。

丁文娜坚持要做。她说：“这个问题是我迫切想解决的。只要下定决心做，任何事情都不会影响我。”

研究陷入困境，她决定去爬山

十足的决心并不能抵消研究的困难，最大的困难来自数据收集和建模整合多个山地的演化历史。

当他们确立了高寒植物分布最集中的五大山地生态系统，即青藏-喜马拉雅-横断山、阿尔卑斯山、落基山、天山和伊朗-土耳其-高加索山之后，还需要确立这些山地中最具代表性的植物类群。

“我们需要选择那些在不同山地都有分布的类群，比如虎耳草科、报春花科。最终我们选择了23个科、55个属、8456个物种，然后按照其演化支系建立系统发育树。”丁文娜说。

这个过程中，除了利用各地标本馆、数据库中的数据外，还需要从大量原始文献中挨个挖掘。回想起收集数据的感受，丁文娜记忆犹新：“关于土耳其、伊朗地区的物种数据，比如海拔分布、生境信息，不少发布在本地期刊上，我要依次进行检索、翻译、阅读并提取关键信息，工作非常繁琐枯燥。”

研究最初的两年，她绝大部分时间都用来做这些最基础又必不可少的工作，进展十分缓慢。她曾反复思考研究的意义，又常常感到迷茫。

陷入困境的丁文娜决定背上行囊，到高寒植物的生长地去看一看。她爬阿尔卑斯山、阿特拉斯山、落基山……这时，那些植物不再是电脑屏幕上一行行数据，而是在巍峨高山上挺拔的生命、盛放的花朵。

她的研究思路随之开阔起来。“我将面对自然时产生的喜悦与好奇融入分析工作中，使研究过程重新变得鲜活。”丁文娜说。

青藏-喜马拉雅-横断山是高山植物的“摇篮”

在数据收集接近尾声的时候，丁文娜开始花更多时间思考那一行行数据背后展现的生命和地球演化过程。

“有了系统发育树的信息，我们还需要统计某个时间段在某一山地发生的事件，比如物种如何从其他地区扩散而来、如何从低海拔迁移上来、如何就地快速分化，再把这些信息整合到一个适合的生物地理模型中。”丁文娜说。

后来，他们建立了基于地理分布区和海拔梯度带的生物地理模型，以及基于古气候和古地貌重建的高寒生境连通性模型，揭示了气候冷却如何促进北半球高山与环北极生态系统之间的植物区系交流。

这一研究框架将生物演化过程与区域造山、气候演变及生境连通性历史有机结合，揭示了古老的构造隆升与近代的气候变化如何以不同方式塑造山地生物多样性的格局。

利用模型构建，穿过纷繁复杂的数据迷雾，丁文娜等人发现，青藏-喜马拉雅-横断山以就地演化为主，一半以上的新物种在这里“就地诞生”，成为高山植物的“摇篮”。天山则大量“引进”临近的青藏-喜马拉雅-横断山等地的物种。而伊朗-土耳其-高加索山的高寒植物多从本地中低海拔地区适应发展而来。

“不同山系有着截然不同的起源时间、主导机制及多样化速率，这表明山地生物多样性的形成并非遵循单一轨迹，而是多过程长期协同的结果。”丁文娜说。

环北极地区是“交通枢纽”

最让研究者惊喜的莫过于环北极地区的新发现。那些看似距离遥远、毫不相干的地区之间，却有着千丝万缕的联系。

青藏高原地处亚洲内陆，阿尔卑斯山地处欧洲西部，二者的高寒植物类群却有一定的相似性。落基山地处北美洲，其高寒植物类群和欧亚大陆的植物类群也有联系。

原来，这都是通过环北极地区这一“交通枢纽”完成的。来自青藏高原的物种先扩散到北方-环北极地区，再从这里扩散到阿尔卑斯山。落基山的物种也是先扩散到纬度更高的环北极地区，通过这一“交通枢纽”再扩散到亚欧大陆。

环北极地区就这样联系着整个北半球的高寒植物，更令人惊讶的是，它已经如此工作500万年了。“这给我们增加了许多前所未有的认知。”丁文娜说。

几年的努力逐渐显现出结果，她终于将高山植物的演化历史与驱动机制捋出了一个清晰的脉络。“随着研究的推进，我的学术观点不断凝练，又进一步激发了我持续深入探索的热情。”丁文娜感慨道。

不久后，她将结束在瑞士的博士后工作，回国继续青藏-喜马拉雅-横断山植物的研究。“当我具备了全球视野，又经过这项为期5年研究的滋养，再回到具体山地的研究中时，一定会变得不一样。”

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.adz1888