真菌王國(guó)

方陵生　徐寧

它有點(diǎn)像植物又有點(diǎn)像動(dòng)物

它竟然會(huì)讓一些動(dòng)物變“僵尸”

它對(duì)我們的健康有好也有壞

它和我們息息相關(guān)卻被忽略

它們“塑造”了我們今天的世界

它也許是地球未來(lái)的生命主宰

龐大而獨(dú)特的生命圈

真菌是一個(gè)獨(dú)特的生命王國(guó)，一個(gè)龐大而活躍的生命圈。大多數(shù)人聽(tīng)到“真菌”這個(gè)詞就會(huì)想到蘑菇，但正如植物的果實(shí)或花朵只是植物的一部分，植物還包括枝葉和根系一樣，蘑菇只是某些真菌的子實(shí)體（產(chǎn)生孢子的器官）。而且，以蘑菇的形式存在的真菌只是真菌眾多生存方式中的一種，絕大多數(shù)真菌不需要蘑菇的形式就能釋放孢子。

真菌的存在至少已有10億年歷史，它們吞噬巖石，制造土壤，消化污染物，滋養(yǎng)或殺死植物;它們能在太空中生存;它們可以被用來(lái)生產(chǎn)食物、制造藥物;它們可以操縱動(dòng)物行為，影響地球大氣層的組成……它們無(wú)處不在，無(wú)所不能。

大多數(shù)人聽(tīng)到“真菌”這個(gè)詞就會(huì)想到蘑菇，但蘑菇只是某些真菌的子實(shí)體（產(chǎn)生孢子的器官）。

真菌利用孢子自我傳播的方式繁衍后代。地球上的真菌每年產(chǎn)生的孢子多達(dá)4500萬(wàn)噸，相當(dāng)于50萬(wàn)頭藍(lán)鯨的質(zhì)量。真菌孢子是空氣中最大的活性粒子來(lái)源，科學(xué)家甚至在高空云層中也發(fā)現(xiàn)了真菌孢子?？罩械恼婢咦涌梢酝ㄟ^(guò)形成水滴和冰晶影響天氣。

真菌孢子的傳播能力非凡。一些種類的真菌釋放孢子時(shí)的爆發(fā)力極強(qiáng)，釋放速度高達(dá)每小時(shí)100千米，是所有生物能達(dá)到的運(yùn)動(dòng)速度極限。但釋放孢子并不是真菌擴(kuò)大其影響范圍的唯一途徑。在大部分生命周期中，大多數(shù)真菌都以分枝和被稱為“融合狀細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)”的菌絲體形式存在（菌絲體是絲狀真菌的營(yíng)養(yǎng)體，大多為多細(xì)胞結(jié)構(gòu)的絲狀體）。動(dòng)物進(jìn)食方式是找到并吞噬食物，然后消化吸收，而真菌的進(jìn)食方式剛好相反——真菌通過(guò)將菌絲體伸進(jìn)食物源來(lái)進(jìn)食。

真菌通過(guò)將菌絲體伸進(jìn)食物源來(lái)進(jìn)食。

當(dāng)菌絲體穿過(guò)土壤、植物和動(dòng)物身體（包括活體動(dòng)物的身體和動(dòng)物尸?。r(shí)，水和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)便流經(jīng)菌絲體網(wǎng)絡(luò)，真菌通常就是以這種方式輸送和吸收營(yíng)養(yǎng)。菌絲體無(wú)處不在。在海洋深處的沉積物中，在垃圾堆中，甚至在博物館里懸掛的舊油畫中，都可以發(fā)現(xiàn)菌絲體的存在。如果將1克土壤中的菌絲體首尾相連，其長(zhǎng)度可達(dá)100米～10千米。

有些真菌的菌絲網(wǎng)絡(luò)小到可以粘貼在一?；覊m上，有些菌絲網(wǎng)絡(luò)則是巨無(wú)霸。目前已知最大的真菌菌絲網(wǎng)絡(luò)在美國(guó)俄勒岡州，重達(dá)數(shù)百噸，延展距離達(dá)10千米。它還是世界上罕有的長(zhǎng)壽物種，估計(jì)有2000～8000歲?？赡苓€有許多更大、更古老的真菌菌絲網(wǎng)尚未被發(fā)現(xiàn)。一些真菌物種的菌絲體沿著菌絲（分枝絲）傳導(dǎo)電活動(dòng)波，就像動(dòng)物神經(jīng)細(xì)胞中的電脈沖一樣。

真菌和細(xì)菌有什么不同？

多數(shù)真菌和細(xì)菌的個(gè)頭差不多大，兩者都是微生物，名字里都帶個(gè)“菌”字，但真菌和細(xì)菌是完全不同的生物?，F(xiàn)代分類學(xué)創(chuàng)始人一瑞典人林奈雖然對(duì)真菌的歸屬存在疑惑，但還是將真菌和細(xì)菌、藻類（原生生物）一起歸類為植物。然而，真菌和植物有很大不同：真菌是異養(yǎng)生物，而植物是自養(yǎng)生物;真菌的細(xì)胞壁主要由幾丁質(zhì)（一種多糖，是構(gòu)成螃蟹外殼的主要成分）構(gòu)成，而植物細(xì)胞壁不含幾丁質(zhì)。

真菌和細(xì)菌最大的不同之處是：真菌屬于真核生物，不僅有細(xì)胞核，而且一般還有核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體、液泡等細(xì)胞器或結(jié)構(gòu);細(xì)菌沒(méi)有細(xì)胞核，雖然有核糖體，但沒(méi)有像真核生物那樣完整的細(xì)胞器。因此，真菌不但和細(xì)菌關(guān)系不大，并且真菌和動(dòng)物（而非植物）的關(guān)系更近。

真菌與植物的共生關(guān)系

新陳代謝是一種化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程，真菌稱得上是新陳代謝的“奇才”和“怪才”，它們強(qiáng)大的新陳代謝能力只有細(xì)菌才能匹敵。真菌利用強(qiáng)效酶和酸的混合物，可以分解地球上一些最頑固、最難分解的物質(zhì)。從木質(zhì)素（木材中最堅(jiān)硬的成分）到巖石、原油、聚氨酯塑料和黃色炸藥，幾乎沒(méi)有真菌分解不了的東西。

幾乎沒(méi)有什么極端環(huán)境讓真菌無(wú)法生存。例如，一種人們從采礦廢料中分離出來(lái)的真菌是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最能抗輻射的物種之一。切爾諾貝利核事故發(fā)生后的核反應(yīng)堆廢墟成為這種真菌的聚居地。有些真菌種類甚至有向著放射性“熱點(diǎn)”粒子生長(zhǎng)的趨向性，似乎能將輻射作為能量來(lái)源。

正是因?yàn)檎婢腥绱藦?qiáng)大的分解能力，我們生存的地球上才沒(méi)有看到堆積如山的動(dòng)植物殘骸，所以說(shuō)真菌在維護(hù)地球環(huán)境的清潔方面功不可沒(méi)。

生命進(jìn)化中有許多不同有機(jī)體之間親密合作或共生的故事，真菌是地球歷史上最令人驚訝的共生行為的主要參與者。在大約5億年前，植物因?yàn)殚_(kāi)始與真菌合作，才能從水里爬上岸，在陸地上扎下根。數(shù)千萬(wàn)年前，真菌一直在充當(dāng)植物根系的角色，直到植物進(jìn)化出自己的根系。今天，超過(guò)90%的植物仍在依賴菌根真菌。菌根真菌從植物根部獲取必需的碳水化合物等養(yǎng)分，但同時(shí)也向植物的根系提供植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、酶類和水分，兩者互利共生。菌根真菌在“資源共享”的植物根系網(wǎng)中將樹(shù)木連接起來(lái)，被稱為“樹(shù)聯(lián)網(wǎng)”。

直到今天，新的陸地生態(tài)系統(tǒng)都是由真菌創(chuàng)建的。火山島形成或冰川退縮露出裸露的巖石時(shí)，地衣是最早出現(xiàn)的其生有機(jī)體，地衣表征著真菌與藻類或細(xì)菌之間的共生關(guān)系。有了這種共生關(guān)系，才漸漸有了之后其他植物得以生根發(fā)芽的土壤。在發(fā)展良好的生態(tài)系統(tǒng)中，如果沒(méi)有真菌組織形成的緊密網(wǎng)絡(luò)將土壤粘合在一起，土壤就會(huì)迅速被雨水沖走。

數(shù)千萬(wàn)年前，真菌一直在充當(dāng)植物根系的角色。直到植物進(jìn)化出自己的根系。圖為向日葵的菌根。

真菌是地球歷史上最令人驚訝的共生行為的主要參與者

菌根真菌在“資源共享”的植物根系網(wǎng)中將樹(shù)木連接起來(lái)。

極端環(huán)境里的地衣

地衣是真菌與它的光合作用伙伴——藻類或細(xì)菌結(jié)合形成的共生有機(jī)體。通過(guò)形成地衣，真菌和藻類都能在極端環(huán)境中生存。

在一些最熱、最干燥的沙漠里，竟然有許多地衣茁壯生長(zhǎng)。地衣在極端環(huán)境中起著至關(guān)重要的生態(tài)作用：穩(wěn)定沙漠表面的沙土層，減少沙塵暴的產(chǎn)生。在南極干旱的山谷里，幾種地衣欣欣向榮。在南極洲這個(gè)與火星環(huán)境十分接近的極端環(huán)境中，強(qiáng)大的地衣生態(tài)系統(tǒng)獲得了巨大成功，承受住了難以想象的極端條件——長(zhǎng)期的寒冷氣候、高強(qiáng)度的紫外線照射和幾乎沒(méi)有水的環(huán)境，似乎對(duì)它們都沒(méi)有明顯影響。即使被-195℃的液氮浸泡過(guò)的地衣，也能迅速恢復(fù)活力。生活在瑞典拉普蘭的地衣，保持著生物界的最長(zhǎng)壽紀(jì)錄——9000多歲。

一些地衣在極端缺水條件下完全干透后，會(huì)進(jìn)入一種生命暫停的“假死”狀態(tài)，在這種狀態(tài)下它們能夠適應(yīng)充滿宇宙射線的太空環(huán)境，因此成為天體生物學(xué)研究中最受關(guān)注的生命形式。

真菌與動(dòng)物的共生關(guān)系

動(dòng)物也依賴于真菌。除人類之外，地球上最龐大最復(fù)雜的社會(huì)群體莫過(guò)于切葉蟻。最大的切葉蟻群由超過(guò)800萬(wàn)只個(gè)體組成，它們的地下巢穴直徑超過(guò)30米。切葉蟻的生活與一種真菌息息相關(guān)。切葉蟻在既大又深的洞穴里培育真菌，用樹(shù)葉碎片喂養(yǎng)真菌，并以這些真菌為食。

像大多數(shù)白蟻一樣，非洲大白蟻一生中大部分時(shí)間都在覓食木頭，但它們不能直接吃木頭，而是需要培育一種叫作“白蟻菌絲”的真菌來(lái)分解木頭。大白蟻將木頭啃成木漿，然后在“真菌花園”里讓真菌幫它們分解木漿，再以分解物為食。為讓真菌“安家落戶”，大白蟻會(huì)建造高達(dá)9米的高大蟻丘，其中一些蟻丘已有2000多年歷史。非洲熱帶地區(qū)腐爛分解的林木很多都是大白蟻丘的食源。這些大白蟻群體和切葉蟻群體一樣，屬于很復(fù)雜的動(dòng)物群體。

真菌與動(dòng)物的共生關(guān)系并不總是對(duì)所有相關(guān)方都有利。被稱為“僵尸真菌”的許多種真菌生活在昆蟲(chóng)體內(nèi)，它們會(huì)改變宿主行為，以適應(yīng)它們的自身需要。最近研究人員發(fā)現(xiàn)，一種“僵尸真菌”能產(chǎn)生一種迷幻成分——裸蓋菇素（致幻蘑菇產(chǎn)生的一種活性成分），以便它們更好地“劫持”和“操縱”蟬的行為。有化石證據(jù)表明，致幻蘑菇這種“劫持”行為可追溯到4800萬(wàn)年前，而且該行為已進(jìn)化了多次。

巨大的非洲大白蟻蟻丘里生活著一種能分解木材的真菌。

真菌給人類帶來(lái)的災(zāi)害和貢獻(xiàn)

人類社會(huì)與真菌的交集也不少。真菌引起的農(nóng)作物疾病會(huì)導(dǎo)致巨大經(jīng)濟(jì)損失。稻瘟病每年毀掉的稻谷可養(yǎng)活6000多萬(wàn)人。真菌還會(huì)導(dǎo)致許多樹(shù)木生病。從荷蘭榆樹(shù)病到栗樹(shù)枯萎病，真菌一直在影響森林景觀和地面景觀。真菌病的影響在全世界范圍內(nèi)日益增加：不可持續(xù)的農(nóng)業(yè)耕作方式，降低了植物與自己依賴的有益真菌形成有益關(guān)系的能力;抗真菌化學(xué)藥品的廣泛使用。導(dǎo)致新的有害超級(jí)真菌不斷增多.威脅著人類和植物的健康。

稻瘟病每年毀掉的稻谷可養(yǎng)活6000多萬(wàn)人。

從菌絲體中還可生長(zhǎng)出建筑材料和紡織材料等，并在許多應(yīng)用中取代塑料和皮革等材料。

同時(shí)，真菌對(duì)人類也有所助益。人類已經(jīng)在研究如何利用真菌來(lái)解決一系列緊迫問(wèn)題。2017年，研究人員重建了尼安德特人的飲食結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)竟然有患牙膿腫的尼安德特人會(huì)食用產(chǎn)生青霉素的一種霉菌——青霉菌。這意味著尼安德特人當(dāng)時(shí)可能已對(duì)這種真菌的抗生素特性有所了解。1928年，英國(guó)科學(xué)家弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉菌可產(chǎn)生一種殺菌的物質(zhì)，青霉素由此成為最早的現(xiàn)代抗生素。

因?yàn)檎婢?，我們才有了免疫抑制藥物——環(huán)孢霉素，器官移植才成為可能;有了真菌，才有了降低膽固醇的他汀類藥物……從強(qiáng)大的抗病毒和抗癌化合物（包括從生活在紫杉樹(shù)中的真菌中提取出來(lái)的藥物紫杉醇等）到由酵母發(fā)酵得到的乙醇，再到來(lái)自迷幻蘑菇中活性成分的藥物—裸蓋菇素（它可以緩解嚴(yán)重抑郁癥和焦慮癥）、工業(yè)上使用的酶、疫苗和飲料中的檸檬酸，都有真菌的貢獻(xiàn)。

真菌開(kāi)發(fā)潛力巨大

真菌擁有尚待開(kāi)發(fā)的巨大潛力。先進(jìn)的科技可幫助我們利用真菌應(yīng)對(duì)因環(huán)境持續(xù)破壞而產(chǎn)生的許多問(wèn)題：真菌菌絲體產(chǎn)生的抗病毒化合物可以緩解蜂群衰竭失調(diào)問(wèn)題;真菌的巨大吞噬能力可以被用來(lái)幫助分解污染物（比如石油泄漏產(chǎn)生的原油污染）;菌絲體可以被用來(lái)過(guò)濾受污染的水體（比如清除水中的重金屬并分解毒素）;從菌絲體中還可生長(zhǎng)出建筑材料和紡織材料等，并在許多應(yīng)用中取代塑料和皮革等材料。瑞典的一家公司目前正致力于研發(fā)一項(xiàng)用真菌替代品取代聚苯乙烯包裝的技術(shù)。

然而，雖然真菌對(duì)人類生活起著如此重要的作用，但與對(duì)動(dòng)植物的關(guān)注相比，人們對(duì)真菌的關(guān)注要少得多。據(jù)估計(jì)，世界上有220萬(wàn)～380萬(wàn)種真菌，物種量是植物物種的6～10倍，但其中只有6%的真菌物種被描述過(guò)。對(duì)于真菌世界的多樣性和復(fù)雜性，我們的了解才剛剛開(kāi)始。