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                    《科學畫報》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    由中國科學社于1933年8月創刊,距今已有80年的歷史?!犊茖W畫報》在80年的辦刊歷程中,形成了通俗生動、圖文并茂地介紹最新科技知識,形式多樣地普及科學技術的特點,對提高廣大群眾的科學水平,啟發青年愛好科學、投身科學事業起了很大的作用,當今的不少著名學者、教授、科學家,青少年時代都曾受到它的熏陶和啟發。

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                    真菌之戰

                    2015-07-30 16:28:16

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                    文/楊

                    當你踏上一片草地或是穿過一片森林的時候,你或許不會意識到,自己正在穿越一片戰場。野外的寧靜只不過是表面現象,事實上,在土壤下面、落葉叢中或者布滿苔蘚的樹樁下,戰爭正激烈地進行著。

                    發動戰爭的是各種各樣的真菌。有時候你可以在土壤表面看到它們的部分成員——整齊排列的野生菌菇。它們表現得非常平靜,但在肉眼看不見的地方,它們正在展開野蠻和殘忍的戰爭,有一對一的戰斗、潛行暗殺、化學戰,甚至是精神上的控制。

                     

                    真菌之間的戰爭

                    真菌號稱土壤里的“野獸”,它們具有識別同類的能力。真菌的菌絲分裂后,是互相避開獨立生長的。但在生長過程中,若是獨立的個體相遇,菌絲將會相互融合,形成網狀結構以更利于營養的吸收和菌體的生長。

                    然而,當屬于同一種但基因不同的真菌個體相遇時,首先它們會退縮,然后編織密集的、彎曲的黑色、棕色或黃色線狀“防護網”以劃清界限,并防止對方入侵自己的領地。

                    森林里居住著成千上萬種真菌,不同種真菌相遇的現象非常頻繁,因此真菌之間的戰爭隨處可見。以對土壤具有一定調理作用的木霉屬真菌為例,它可以將敵人的菌絲卷曲,在機械力或酶的作用下穿過菌絲去攻擊敵人或奪取敵人的食物。

                    但是,大多數真菌之間的戰爭并非如此直接。我們可能對真菌分泌的揮發性化學物質比較熟悉,例如烹飪蘑菇的氣味或者是腐爛的氣味。當真菌相遇,化學戰接踵而至。一些真菌,例如簇生垂幕菇會釋放出倍半萜烯,這種物質對其他真菌具有致命的危害。隨處可見的云芝也是常見的“投毒者”。它們通過在敵人的食物中分泌有毒性的酶來殺死對手,從而占據敵人的領地和食物。

                    真菌根據戰斗力的強弱可分為多個等級,一些真菌擅長進攻,另一些則擅長防守。環境的冷暖、干濕,食物的數量與質量等均會影響真菌的戰斗能力。例如,簇生垂幕菇在溫暖的環境中戰斗力更強。天氣的變化、周圍菌群環境等也會對戰爭結果產生影響。

                    在森林戰場中,當你掀開地上厚厚的樹葉,你會清楚地看到正在尋找食物和進攻敵人的真菌菌絲。將一塊腐爛的木頭翻過來,你會發現菌絲一簇一簇地聚集在一起,編織成巨大的網狀物,這些菌絲的主要作用是為真菌主體輸送充足的水分與食物。

                     

                    真菌與其他物種之間的戰爭

                    真菌除了會與同類物種進行斗爭之外,土壤中的線蟲也是真菌的重要獵物。

                    一些真菌依靠黏性網來捕食線蟲。先是菌絲通過分枝、彎曲、融合,在菌絲體的某一段上產生瘤狀突起,并朝各個方向延伸,形成菌環,從而構成立體的復雜黏性網。當線蟲經過菌網,或從邊緣經過接觸到菌網時,就會被上面的黏性物質粘住。被粘住部位的菌網上的細胞往往膨大、突起,形成不規則的附著孢。附著孢形成后,就開始侵入蟲體,穿破線蟲體壁,吸收線蟲體腔里的內容物,最后使線蟲解體。

                    在真菌面前,昆蟲和其他節肢動物也無法幸免。盡管它們擁有多層含有蠟、脂蛋白以及抗真菌化合物成分的外殼來武裝自己,但是一些真菌可以穿透這些防護,侵入其細胞內部。若是昆蟲的免疫細胞足夠強大,可以將入侵的真菌殺死并趕出體外;若入侵的是號稱“昆蟲殺手”的蟲霉目真菌,那么昆蟲則無法幸免。這類真菌入侵昆蟲體內之后,通過阻塞其氣孔或氣管使其窒息身亡。另外,來自柔膜菌目的入侵者會迅速占據昆蟲體內的所有腔體,并釋放出致命毒素。

                    在戰斗過程中,真菌并不一定通過將對手殺死來取得勝利。聰明的真菌有時會選擇利用對手來取得更大的勝利。一些蟲草屬真菌感染螞蟻后,可以控制受害者的行為,使其成為自己的“幫兇”。在這些真菌的驅使下,螞蟻爬到高處,然后真菌像在直升機上扔炸彈一樣投射孢子,以此擴大其“部隊”的覆蓋范圍。

                     

                    探究真菌的戰略戰術

                    人類可以從真菌與昆蟲之間的戰爭中獲益。19世紀末,俄羅斯和美國通過大量生產白僵菌和綠僵菌的孢子粉來減少某些有害昆蟲(例如馬鈴薯甲蟲)。與化學農藥相比,采用微生物農藥來消滅昆蟲的方法成本高,生產過程復雜,儲存和使用都比較困難,這意味著該方法推廣起來存在一定的困難。但是,隨著人們對環境問題的日益關注,由化學農藥而產生的環境問題使得微生物農藥受到青睞。微生物農藥針對性比較強,可以消滅某個特定的有機體,并可以將對其他物種的傷害程度降到最低水平。

                    真菌還具有對抗細菌的能力。青霉素就是由青霉菌分泌的一種特殊化學物質,它可以通過抑制細菌細胞壁的形成來抑制細菌的繁殖。分子生物學告訴我們,不同真菌都有分泌多種化學物質的基因,只不過在實驗室環境下,真菌通常單獨培養,這使得它們只能分泌部分化學物質。在激烈的戰斗中,真菌才會分泌多種抗菌化學物質。只有充分理解真菌分泌化學物質的機理,我們才能更好地把握抗菌藥物研發的方向。

                    為了深入理解真菌的戰略戰術,科學家繪制了森林里的真菌菌絲的網絡結構。他們還在實驗室中用泥土和木頭模擬森林里的生態環境,通過控制溫度、食物、敵對生物的種類,觀察真菌在面臨外界環境及對手變化時會采取什么措施。它們會奮起抵抗擊退外來侵略者,還是被敵人打得流離失所?它們會采用何種“武器”,采用何種戰略戰術???通過深入的觀察和研究,我們將對看似微不足道的真菌有更加深刻的理解和認識,從而進一步發掘真菌的優勢,改善我們的生活。


                    ——選自《科學畫報》2015年第七期


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