沙漠,放眼望去一片荒芜。人们或许留意过,也或许完全没有留意过,一队队身着盔甲的沙漠士兵就守卫在这里。它们个体微小,小到人们必须俯身甚至需以五体投地的姿态才能一睹其真容。
图1 生长于沙漠地表的石果衣 Endocarpon 群落 (照片由中国科学院微生物研究所魏鑫丽研究员摄于宁夏中卫)
这群沙漠士兵就是石果衣。石果衣是一类地衣型真菌,人们在野外看到它们的时候,实际看到的是它们形如鳞片盔甲的“地衣体”。石果衣地衣体里最主要的部分是层次分明的石果衣真菌,菌丝缠绕包裹一种叫做“柯氏复球藻”(Diplosphaeria chodatii)的绿藻,二者相伴而生。如果从生物分类等级——“界门纲目科属种”这一视角来认知石果衣的话,石果衣既是石果衣属(Endocarpon)的简称,也是石果衣属内的石果衣(Endocarpon pusillum)物种本身的称谓,目前石果衣属已发现有70个物种。
图2 荒漠石果衣 Endocarpon deserticola 呈褐色的地衣体,地衣体上表面黑色点状物为子囊壳,是真菌的一类有性繁殖结构,可以产生类似植物种子的孢子(照片由中国科学院微生物研究所魏鑫丽研究员摄于实验室)
石果衣在营养贫瘠甚至盐碱性质的沙漠中现身频率很高。不过鲜为人知的是,在石果衣现身的背后以及整个生命过程中,它的生存智慧与开拓精神密不可分、如影随形。石果衣的生存智慧,既有作为地衣先锋生物的共性智慧,又有属于它本身的独特智慧。
所谓共性智慧指的是石果衣像其他地衣一样,都是由地衣型真菌和藻类互惠共生而成。菌藻互惠互利,形成了类似生物膜结构的地衣体,从而减轻了菌、藻各自独立面对恶劣环境时的生存压力,也显著提高了它们在恶劣环境下生命生存的竞争力,使得它们成为恶劣环境生存的优势生物和生命先锋。而所谓独特智慧指的是石果衣的繁殖方式。生存与繁殖,是生物学永恒的主题。地衣体的形成需要菌和藻相遇、识别、接触、包裹和共生,因此菌藻相遇的重要性不言而喻。但等待相遇,总是小概率事件。石果衣打破常规,变被动等待为主动出击,在其向体外释放繁殖孢子的同时会连同藻细胞一起释放,把菌藻“全凭缘分一线牵的漫长的等待相遇”变为菌藻“不离不弃、情比金坚的世代耳鬓厮磨”。石果衣可谓地衣菌藻伉俪中的模范。
图3 石果衣 Endocarpon 地衣体连同子囊壳的显微结构. 1:地衣体内形成的层次结构,绿色部分为被石果衣真菌包裹的柯氏复球藻,烧瓶状的子囊壳埋生在石果衣地衣体内,开口于地衣体上表面,以利于向外释放孢子;2:子囊壳内呈砖壁网格形态的孢子与藻细胞混生在一起,孢子向外释放时藻细胞会连同一起释放(照片由中国科学院微生物研究所魏鑫丽研究员摄于实验室)
但石果衣绝不是恋爱脑,稳定的菌藻共生模式铸就的是石果衣扎根沙漠、改变沙漠面貌的开拓精神。石果衣地衣体内共生柯氏复球藻,在石果衣真菌精心营造的弱光和保水的“温室”中,柯氏复球藻休养生息,稳定而持续地生产和供给碳水能量。为了沙漠尘土不再恣意飞扬、为了贫瘠的盐碱地变为富饶良田,石果衣默默开拓、锲而不舍。谓之“德”,其立命高远;谓之“才”,其事业有成;谓之“德才兼备的沙漠士兵”,石果衣当之无愧。
来源:中国科学院微生物研究所
编辑:陈菲 校对:张新红
审核:张月华 何承健
监制:谢华容
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