本文首发公.众.号【老司机的IT故事】，作者“松鼠哥”与“名弘老师”为同一人的不同笔名。

本文材料取自山东农大等单位，并经山东农大教授严格审核，版权所有。

1、序言

穿越剧一直很火，里面充满了或浪漫或狗血的故事，让快活的现代人，忍不住也想去摸个电门、撞个墙啥的，搞一把穿越，去感受一下古代生活，也去指点开化一下那些还蒙在鼓里的古代人，不过，喜欢吃苹果的童鞋，你可千万别去！为何？

因为过去的苹果不但酸涩无比，而且还是珍贵之物，如果你不小心穿越到了平民家，想吃个苹果就难了！

谁能想到，苹果这种现在很常见的、人见人爱的“小甜甜”食品，过去曾经是“道边苦李”，而且，仅仅在70年前，苹果仍然是一件稀罕昂贵的东西，只能出现在有钱人的饭桌上。在很多过去的影视剧中，主人家摆上一盘金灿灿的苹果，就是很显面子的事情：

那时候，稀罕的苹果，经常被认为是西洋水果，不过，苹果的起源到底在哪里呢？我们常常听说，中国古代没有苹果，苹果是西方传过来的。实际上，这是一种对苹果起源的误解。

2、苹果的起源在哪里？

1871年前，中国是没有好吃的苹果的。

根据我国著名的园艺学家吴耕民教授在《果树栽培讲话》记载，1871年，美国传教士约翰·倪维思自美国带回了十几种西洋苹果树苗，在烟台的烟台毓璜顶东南开辟了一块果园，并命名为广兴果园。烟台苹果与西洋苹果嫁接后的苹果酸甜爽口，清脆多汁，才真正成为水果美食。中国第一个好吃的苹果也由此诞生。

但是问题来了，在1871年以前，中国就没有苹果了么？

中国不是没有苹果，中国恰恰是苹果的起源地，有着世界上最古老、最原始的苹果品种。但是要证明这一点，可不容易，我们又不是韩国人，猴子兔子老鼠猩猩类人猿都能说成是起源于他们家的。

在新疆天山山脉的伊犁河谷地区, 分布着大量的野生苹果林。

新疆天山山脉

学术界称这些苹果品种叫“塞威士苹果”。在这个地方，漫山遍野的全是野生苹果树，其中有些苹果树已经生长了600多年。

资料显示, 新疆野苹果在天山山脉特殊地理气候的保护之下，躲过了第四纪冰川期，品种古老，已经有2000多万年的历史,可以说是苹果品种中最古老的血脉了。

2009年以前，这片新疆野生苹果林和哈萨克斯坦苹果城中的野生苹果林被认为是现代栽培苹果品种的“祖先”。

但是那时候的苹果，颜值真是低，下图（这是些什么鬼）：

颜值低也就算了，关键还干涩酸苦。

后来，人们不断把各种各样的苹果嫁接，甚至想到了“嗯？香蕉很甜啊，那就用香蕉来嫁接”

结果就出现了下面的奇葩：

下图：蔷薇科 苹果属 ‘布列塔尼香蕉’苹果

就这样一代代进化、嫁接、杂交了几百年，后来才出来什么国光、红富士这些有颜值、还有帅呆了名字的嘎嘣脆又多汁的现代苹果。

而我们的老祖先在山林里随便发现的野苹果可就没有这么多汁脆甜了，那么，在这些品种被人类发现、培育出来之前的长久的时间里，人们吃的都是什么苹果呢？

因为，在古代书籍中，我们就有叫做“蘋果”的东西啊，它是苹果么？

是，也不是。说它是，是因为“蘋果”就是苹果的老祖宗。说它不是，是因为这玩意儿太难吃了！

早在西汉年间, 《上林赋》《蜀都赋》中就有苹果的记载, “楟柰厚朴”“杜樼栗柰”中的“柰”即为苹果。到唐宋时期, 又有了“蘋果”的称呼。

据记载，这个“柰”十分酸涩，难以入口。

明朝万历年间的《群芳谱·果谱》中，有"苹果"条，称"苹果：出北地，燕赵者尤佳。接用林檎体。树身耸直，叶青，似林檎而大，果如梨而圆滑。生青，熟则半红半白，或全红，光洁可爱玩，香闻数步。味甘松，未熟者食如棉絮，过熟又沙烂不堪食，惟八九分熟者最佳"。

这意思是，你得拣人家正好花样年华的时候吃了，早了，跟棉絮一样，晚了，又糟烂得很。

这也太难为人了！吃个苹果还得掐指一算：

所以，此蘋果”非彼“苹果”

好了，总结一下，苹果的祖先是新疆野苹果，最早在中亚地区（包括中国新疆西部）驯化为苹果，之后陆续传入西亚、欧洲和中国东部。早期的苹果品种果肉绵软难吃，传入欧洲之后，与欧洲野生的欧洲野苹果发生杂交，再经过选育，便形成各种现代苹果品系。

2010年, 意大利科学家完成对苹果基因组的测序, 表明世界苹果祖先种是塞威士苹果。从2011年开始，山东农业大学的果树领域学者陈学森教授与美国康奈尔大学生物学教授费章君进行密切合作，通过对世界主要苹果种质资源进行了重测序分析, 在分子水平上揭示了苹果起源、演化和驯化的规律, 最终证明了世界栽培苹果起源于我国新疆。

这说明，真正证明苹果是起源于中国的，还是得依靠科学，从对苹果基因组的研究得出结论，自然具有权威性和公信力，证明了苹果的起源的确是在中国新疆。这个过程，可不容易！

不但考体力，还考智力，而且，还得有高科技！

3、考证源产地背后的努力，常人难以想象

这项研究从2011年开始，持续了五年。山东农大教授陈学森考证说，新疆塞威士苹果野生种沿古丝绸之路向西交流，逐渐演化成当今世界栽培苹果(西洋苹果)，随着民族交往的增加，新疆塞威士苹果在向东交流中，与山荆子等野生苹果种杂交、驯化而产生了中国早期的绵苹果。

陈学森为摘15个野苹果，足足跑了半个月。

这种野苹果采摘，必须按照野生资源的采样办法，不能去采人为种植的果园里的苹果，得去新疆的大山里采，这并不是一件容易的事情，为摘到这15颗符合要求的宝贵的新疆野苹果，在大山里来来回回走了半个多月。

下图：陈学森教授在新疆：

说起这项研究的历史，陈学森说，利用高通量测序及生物信息学技术，科研团队将从新疆新源县、巩留县采集的15颗野苹果，与亚洲、欧洲和美洲等世界范围的苹果属24个种、117份种质资源进行了全基因组重测序，共检测到720万个高质量的最小基因单位(SNPs)，为苹果资源研究和分子育种提供了海量有价值的基础数据。

这是一项巨大的工作量，为什么呢？我们首先看看如何测一个植物的基因序列。

4、如何测一个植物的基因序列

如何测一个植物的基因序列呢？

这样情况一般有3种方法。

1.从头预测（Ab initio）

Ab initio主要通过探索DNA序列中特异的区域，如基因的起始区域和终止区域，来进行基因预测。目前常用的软件有Augustus、GlimmerHMM、SNAP、GeneID、GenScan、Brak等。

这些软件大部分用到的都是马尔科夫模型

2. 同源预测（Homology-based）

同源预测常用软件GeneWise和GeneMoMa

3. 转录组数据预测（Unigene/EST）

这个方法常用的软件是PASA

4. 整合

最后一般是用Glean软件整合上述三种方法的结果，得出比较可信的结果。

这些都是专业名词，了解就行了，不懂也没关系。

关键要知道的是，这种巨大的计算量，超乎常人想象，可不是鼓捣鼓捣一台PC就能算出来的，一般的系统很难以承受，所以，HPC（高性能计算）是必须的。

5、幕后英雄-HPC

既然计算量极大，用高性能计算那是必须的。

高性能计算，非常适合的一种环境，本来就包含了生命科学：

其实，高性能计算并不神秘

什么是高性能计算呢？

简单一句话就是：为解决复杂计算问题，采用并行处理技术，以实现快速、有效的计算方式，就叫做高性能计算，简称“HPC”。

高性能计算一般包含了：

这是一个典型的高性能计算的拓扑图：

对于计算节点，倒是没有严格规定必须用什么，机架式服务器、刀片式服务器、高密度服务器(Apollo)、乃至像Superdome Flex这样的大型关键业务服务器，都可以用。

对存储的要求：

对于某高校的高性能计算，用了哪些软硬件设备呢？

下图是某高校的HPC配置和拓扑图：

下图：从高性能计算到与大数据，AI三者融合：

高算系统，需要对作业的运行时间进行精确的统计分析：

山东农大，用了这套HPC设备后，速度和体验感完全不一样了，并最终在保质保量的情况下，及时完成了对基因测序的工作。

当然，顺便说一下，不仅仅是科研，以下的领域，也能用高算：

6、不是每一个苹果都能坚持到成熟的那一天

陈学森教授介绍说，苹果中游离多酚（类黄酮）含量较高，这种物质有很好的抗氧化、预防心脑血管疾病及抗肿瘤等功能，世界上许多国家都将苹果作为主要消费果品而大力推荐。中国年产苹果4200多万吨，是世界上最大的苹果资源、生产和消费国。

陈学森带领研究团队在果树资源保护与利用方面取得了多项重要成果，近年来他们围绕新疆野苹果资源的保护、发掘、创新与利用开展攻关，创制了一批新品种及优异种质，建立了新品种配套高效生产技术体系。目前，已授权和申报发明专利52项，育成并审定苹果优质红色芽变新品种8个及高类黄酮苹果新品系10个。

民以食为天，中国是个农业大国。

陈学森说，他们所有的研究，最终的目标，希望更有效地解决产业问题，真正能对农民有帮助。“比如，我们通过调研发现，烟台等苹果主产区每亩每年的生产成本大约5000元，其中买袋、套袋和解袋3000元，清耕锄草等1000元，两项占果园生产成本的80%。因此，果园生草培肥地力可以降低劳动力成本、实现节本增效、推动果树产业转型升级。”

山东农大教授在这个过程中，说了一句著名的话：不是每一个苹果都能坚持到成熟的那一天。

我们也想说，不是每个科学研究，都能有时间去等待到最后的，在这个信息瞬息万变的时代，科学研究，不但要深入，而且要快速出成绩！而这一切的背后，离不开高性能计算HPC这样的高科技为支撑！

春耕秋收，让我们也祝愿山东农大在HPC等高科技平台的有力支撑下，再出累累硕果！科技促发展、农业双丰收！

参考文献：

1、Nature Communications论文“Genome re-sequencing reveals the history of apple and supports a two-stage model for fruit enlargement”

2、论文：栽培苹果起源、演化及驯化机理的基因组学研究，作者，段乃彬

3、山东农业大学主页微电影：苹果从哪里来

4、山东农业大学主页

5、齐鲁晚报：泰安：山农大陈学森教授证明世界栽培苹果起源新疆

6、知乎：怎么从一个植物的基因组里面筛选出某一个基因序列？-作者：额纪

7、山东农业大学HPC科研云平台介绍-立创信息

8、《果色花香——圣伊莱尔手绘花果图志》[法] 圣伊莱尔 著/绘，刘 夙 译

9、百度：基因序列的研究

10、《果树栽培讲话》吴耕民教授

11、HPC介绍：H3C