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每次呼吸都会吸入十个孢子?一朵菇如何形成?无所不在的真菌生命循环!

2024年2月16日7:55 未解之谜网

    真菌的生命周期

    一切始于一颗孢子

    孢子是真菌生命周期的开始,也是结束。这些单细胞单元里,包含着新真菌个体的繁衍密码。面对无数微生物竞争者和恶劣的环境条件,孢子萌芽的机率极低,因此真菌释放出数万亿个孢子来提高生存机会。孢子维持在一个暂停于生死之间的状态,密切留意周遭世界并寻找适合落脚的地方。孢子很微小,无处不在,所以根本无法躲避它们,以我们自己而言,每次的呼吸都会吸入十个孢子。

    孢子是真菌生命周期的开始,也是结束。图/unsplash

    被称为“胚种假说”(Panspermia)的生命起源论甚至认为:生命的蓝图被包裹在一颗孢子当中,并在太空中旅行,在宇宙中寻找适合落脚的家园。尽管对此假说争论不休,但我们确实知道孢子可以耐受极端温度、抗辐射,甚至可以在真空状态的太空中存活。 1988 年,和平号空间站(mir)的俄罗斯太空人就注意到,他们的钛石英窗外有“东西”在生长,而且正在渐渐“啃穿”钛石英。后来证实,这个“东西”就是一种真菌。1

    就像植物一样,大多数真菌也都采用“扎根在土壤当中”这种耗时的繁殖方式:它们利用菌丝体生长,或透过孢子飘散到新的栖息地。在渴望繁衍其 DNA 的动力下,有些真菌采取巧妙的策略,确保其孢子在新环境中得以繁殖。

    拥有诱人香气的美食佳肴黑松露(Tuber melanosporum)就是一个很好的例子。这种跟黄金一样珍贵的真菌生长在地底下,随着孢子成熟,其所散发出的香气会吸引动物、松露猎人和来自世界各地的美食家。松露的孢子不易被消化,所以最终会安全通过有幸一饱口福者的消化道;在理想状况下,孢子应已远离原来被采集到松露的位置。

    拥有诱人香气的美食佳肴黑松露就是一个很好的例子,松露的孢子不易被消化,所以最终会安全通过有幸一饱口福者的消化道。图/pexels

    在地面上,圆形的巨型马勃(Calvatia gigantea)子实体保护着数以百万在内部熟成的孢子。有趣的是,只要戳一下成熟的马勃,它就会喷出一股烟雾状的孢子粉,让风带走飘散的孢子。

    生长在粪便之中的水玉霉菌属(Pilobolus)真菌,藉由分泌水分充满泡囊增加压力,最后像水枪一样排射出泡囊顶部的孢子囊。有研究经计算发现,孢子囊能以至少 20,000 g (重力)的速率被喷射出去。相较之下,训练有素的美国宇航局(NASA)太空人在太空船中穿着抗重力服(G-Suit)所承受的重力是 3 g ,而子弹是以 9,000 g 的加速度行进的。

    生长在粪便之中的水玉霉菌属真菌,藉由分泌水分充满泡囊增加压力,最后像水枪一样排射出泡囊顶部的孢子囊。图/wikipedia

    还有能在黑暗中发光的真菌,光线会吸引昆虫将它们的孢子散布到森林底层。例如,加德纳脐菇(Neonothopanus gardneri,俗称椰子花)就受到昼夜节律的调节,在夜间会发出明亮的光。 2所有这些演化而来的调整,都是为了确保繁殖能够延续。

    为菌丝找到一个家

    当孢子落在一个温度适中、靠近食物和水的地方时,它就会萌芽。孢子经由细胞壁吸收水分,并长出一种称为菌丝的线状管。当菌丝在营养基质上生长,就会分支出更多菌丝并形成一条细线。原本的菌丝继续利用可能是木头、昆虫或土壤的基质,由尖端处长出更多菌丝。菌丝间开始融合相连,形成一个相互连接、被称为菌丝体的物质。

    当孢子落在一个温度适中、靠近食物和水的地方时,它就会萌芽。图/wikipedia

    每条菌丝的生长都结合了物理力量和化学策略。菌丝会分泌出作用相当于强力消化酸的酵素来分解物质。这个分泌酵素的作用,让真菌能穿透最坚硬的基质:先将营养物质萃取出来,再经由菌丝体吸收。就像我们唾液中的酵素一样,很快就可以将口中的面包变成湿煳状。

    数英里的菌丝体,也许再来一朵菇

    菌丝体如同涟漪一般,从孢子萌芽之处辐射向外生长。附近有营养物质出现时,菌丝体就会以圆形的方式使其表面积最大化,朝营养来源方向生长。当一个区域的食物来源耗尽,菌丝体中心处的旧菌丝就会被自己消化掉。残存在被消化旧菌丝当中的可用资源,则会被重新传送到菌丝体最外圈,供生长正旺盛的菌丝所用。

    最后,菌丝体会长成一个广大的空心环,也就是有时我们在草地上看见的“仙女环”。随着资源被重新传送到菌丝体生长的外缘,中心会逐渐消失,环的周长则逐渐增加。只要有养分和水,菌丝体就可以持续以这种方式不断地生长下去。

    菌丝体会长成一个广大的空心环,也就是有时我们在草地上看见的“仙女环”。图/wikipedia

    在此阶段,除了酵母菌以外的真菌就能由菌丝形成孢子,进行无性生殖。霉菌、銹病和粉状霉菌等微型真菌总是以这种方式繁殖,例如面包上所见的霉菌黑点就含有超过五万个孢子。

    然而,属于单细胞微型真菌的酵母菌,则采取不同于丝状真菌的方式进行无性生殖。酵母菌利用分裂产生复制体进行无性生殖,虽然这种方法很有效率,但却因此错过了可以经由有性生殖确保遗传多样性的乐趣。3

    除了透过无性生殖的方式繁殖,若环境条件恶劣(通常情况就是这样),大型真菌也可以进行有性生殖。当两个有性生殖相容的菌丝体相遇,它们就会进行融合并形成更大的团块。

    融合后已经具备遗传多样性的新菌丝体,等待着合适的环境条件到来,就会聚集它的菌丝、吸收水分膨胀,并形成被称为原基(primordium)的菇蕾。几天后,原基逐渐伸长菌柄,将菌伞推出基质表面。最后,菌伞打开就变成了一个完全成熟的菇。菇类的颜色、质地和形状会因种类而异。

    最后,菌伞打开就变成了一个完全成熟的菇。菇类的颜色、质地和形状会因种类而异。图/unsplash

    根据菇类产生和释放孢子的方式,可以将大型真菌分成两群:一群是在封闭囊内产生孢子的子囊菌(asomycota),另一群是从菌褶中形成并释放孢子的担子菌(basidiomycota)。担子菌的菌褶有一层菌膜保护,随着菇的成熟,该菌膜就会剥落。

    菇的本身可以说就是一个庆典,庆祝拥有数万亿待释放新世代真菌(孢子)的出现。孢子将再次进入那已经持续循环数十亿年的过程之中。自然不会多愁善感,所以庆典终将结束;菇类在完成产生孢子的工作之后,就会开始腐烂消失。

    菇的本身可以说就是一个庆典,菇类的出现是真菌生命循环的最美丽时刻。图/unsplash

    它们已经达成自然所交付的任务,而且也不吝让我们一窥正大自然发自内在的美。菇类的出现是真菌生命循环的最美丽时刻,也许因为这样,菇类才会如此受到欢迎。

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