真菌对于制作面包、啤酒、奶酪和葡萄酒至关重要——基本上是生活中所有重要的一切。它们也可能引起人类令人讨厌、有时甚至是致命的感染。除此之外,它们还可以是可食用的蘑菇或珍贵的松露。一些会让我们产生幻觉,有些则会杀死我们,也许是在引起上述幻觉之后。还有一些对动物和植物来说是致命的,无论是僵尸化蚂蚁还是杀死树木和植物。像壶菌这样的真菌病引起了大规模的蛙类种群损失,而致命的白鼻综合征正在北美地区消灭蝙蝠。
但鲜为人知的是,真菌对于陆地植物整体的健康和成功也至关重要。它们与植物根部交换关键营养,甚至提供一种信息高速公路——有点像真菌互联网——可以帮助植物警告邻居潜在的威胁并共享资源。真菌在分解死亡植物和循环利用营养物质方面也至关重要。一位曾研究过都灵大学真菌相互作用的退休植物生物学家 Paola Bonfante 说:“它们可以成为促进植物生长和健康的绝佳工具,但另一方面,它们也会降解植物,并可能成为非常危险的病原体。”“它们可以从好朋友变成非常危险的杀手。”
陆地,你好!
植物大约在 4.7 亿年前开始出现在陆地上,它们最初是水生生物。那时,植物不像在水中那样受到阳光直射的保护,而且当时的土壤还没有像今天这样含有有机成分。在化石证据中发现的大多数早期植物也都与真菌有关。植物还没有进化出根,但它们有根茎,真菌已被发现在这些类似根的地下植物茎中。“这些真菌很可能帮助植物在它们从水生转向陆生时得以生存,”Bonfante 说。
真菌如何与这些早期植物协同作用的完整故事,从化石记录中仍然有些不清楚。但它们很可能帮助这些早期植物从土壤中吸收营养。“它们能够为这些早期植物提供宝贵的矿物质,以磷酸盐的形式,”Bonfante 说。
共生关系
植物和真菌协同工作的方式是通过一种称为菌根的共生关联。这个词的意思是“真菌根”,指的是真菌在植物根际(或根系)定殖的作用。在丛枝菌根真菌的情况下,这些微生物会直接进入宿主细胞。
后一种真菌可以追溯到植物陆地起源。它们以相互共生的方式交换营养。一种更广为人知的交换方式是,真菌提供磷酸盐,而植物则释放碳,通常以脂类的形式。这些真菌不具备分解脂肪酸的基因,但植物可以进行光合作用,因此真菌依赖植物进行光合作用的能力。Bonfante 说,植物还会释放一些糖分给真菌。
但是,植物和菌根真菌之间仍然存在大量其他可能的共生交换,其中许多尚未得到充分理解。“每种植物都与一组真菌有特定的相互作用,”Bonfante 说,并补充说,对这些相互作用的研究才只有几十年;当她于 1975 年开始研究这些关系时,仍然没有多少科学家对此感兴趣。
除了穿透宿主根系细胞的菌根真菌外,还有其他类型的菌根真菌。2016 年的一份报告估计,全世界已知的植物有 390,900 种。Bonfante 估计,其中 90% 与菌根真菌有关。
社交网络
一些真菌甚至可以充当一种再分配中心,将不同树木的根系连接在地下。外生菌根是另一种共生真菌,它们包围着某些类型的树木根系,而不是像丛枝菌根那样直接进入细胞。根据 Suzanne Simard(不列颠哥伦比亚大学的森林生态学家)领导的 1997 年《Nature》杂志的一项研究,外生菌根网络有时可以帮助资源丰富的树木将碳转移给有需要的邻居。
但它们不仅仅交换资源。真菌网络还可以充当一种保镖,保护植物免受昆虫侵害,无论是真菌帮助警告植物分泌防御性化学物质,还是帮助它们自身产生这些防御性化学物质。这些网络甚至可能使植物能够向它们的邻居发出警报,告知潜在危险的存在。“地下存在着另一个世界,一个由无数生物通路连接树木并允许它们进行交流的世界,”Simard 在一次关于菌根的TED 演讲中说。
生与死
虽然真菌在维持植物生命方面起着至关重要的作用,但腐生真菌在死亡时也同样存在,促进有机物的分解。“谈论 [真菌] 不仅要谈论它们活跃生长的时候,也要谈论植物死亡的时候,这一点至关重要,”Bonfante 说,并补充说,这些真菌对于森林和土壤的营养循环至关重要。“我们确实需要真菌的活动来降解它们的活动。”















