多样的真菌世界
作者: 王科
真菌,是一类以吸收为主要营养方式,具细胞壁,无叶绿素,大多数以孢子繁殖的真核有机体。真菌的形态千差万别,小的只能在显微镜下才能观察到,如酵母、霉菌等;大的个体周长可以达到5米,如榆硬孔菌。按照亲缘关系,真菌可分为壶菌、接合菌、子囊菌和担子菌等类群。广义的真菌还包括卵菌和黏菌等与真菌亲缘关系较远的类群。真菌的身影遍布世界各地,是生态系统的重要组成部分,具有腐生、共生、寄生等丰富的生存策略,与其他生物和人类的生存发展息息相关。
物种多样性
在地球上,真菌是仅次于昆虫的第二大生物类群,全球保守估计有真菌220万~380万种,已被描述和认知的仅有15万种,不足估计总数的7%。目前,我国已知的真菌有2.79万种,隶属于15门56纲192目585科3534属。其中,可食用真菌有1789种,药用真菌有798种。

生存环境多样性
真菌可以生长在地球上的各种生态系统中,从森林、草原、农田到沼泽、河流、海洋,都有真菌的身影。而沙漠、冰川、热泉、盐碱地等特殊环境也有真菌分布。其中,生长在土壤中的真菌物种多样性最为丰富,迄今已经发现了超过8万种。
生长在不同生存环境下的真菌:

A. 假全缘红菇(菌根菌,生长于林下)B. 东方栓菌(木腐菌,生长于林中腐木表面)C. 大型小皮伞(腐生菌,着生于林下枯枝、落叶等腐殖质)D. 环纹杯伞(腐生菌,生长于林下土壤中)E. 蛹虫草(寄生菌,着生于林中寄主昆虫)F. 尖顶地星(草腐菌,生长于草原土壤表面)G. 斑点柄灰包(生长于沙地中)H. 碎茶渍(地衣,生长于岩石上)
生存策略多样性
真菌有三种生存方式:第一种是腐生的生活方式,靠吸收动植物的遗体、残骸、粪便等而生存;第二种是寄生的生活方式,通过寄生在动植物等生物体身上而生存;第三种是共生的生活方式,通过与其他生物相互协作而共同生存。
营腐生生活的真菌是生态系统中重要的分解者,真菌可以把复杂的有机物质逐步分解为简单的无机物,最终以无机物的形式回归到环境中,成为植物等自养生物的营养物质。分解者作为生态系统的必要组成部分,维持着生态系统的物质循环,以保证生态系统结构和功能的稳定。如果没有真菌等分解者,那么动植物的残骸将淹没地球,各类营养物质也不再参与循环,地球生态系统终将崩溃。
同时,对人类而言,一些腐生真菌还是造成食物、日常用品腐败的元凶,会给我们的生活带来危害。比如黄曲霉,不仅能造成谷物和坚果的腐败,而且在分解食物的过程中还会产生剧毒的黄曲霉毒素。


此外,真菌可以寄生于动物、植物和人类体内,造成寄主患病甚至死亡。19世纪中叶,由致病疫霉引起的马铃薯晚疫病造成马铃薯绝收,引发了“爱尔兰大饥荒”,约有100万人死于此次饥荒。另有超过100万人被迫离开爱尔兰,此次饥荒使当地总人口减少了四分之一。
当然,寄生真菌并非一无是处,它也有有益的一面。例如,许多寄生于昆虫的真菌能够在适宜的环境条件下杀死农作物和森林中的害虫,可以被用作生物杀虫剂。这些由昆虫寄生真菌制成的生物农药,相较于化学农药对环境的危害较小,对人体的伤害也极其轻微,并且防治效果十分显著。
真菌可以与不同生物类群建立双赢的共生关系。真菌能够与迄今已发现的97%的植物形成菌根,这些菌根真菌能够促进植物对根际营养物质的吸收利用,提高土壤养分的利用率,增强共生植物的抗逆性(植物具有的抵抗不利环境的某些性状),从而在调节和稳定森林、草甸和农田等生态系统平衡等方面发挥重要的生态功能。
除了植物,真菌还可以与动物相互协作,蚁巢伞就是典型的例子。蚁巢伞往往与白蚁共同生存,它的菌丝是白蚁的重要食物来源,而且菌丝的代谢活动有助于维持白蚁巢内适宜的温度、湿度和通气条件。更重要的是,菌丝产生的大量代谢物质,是白蚁生长发育必不可少的营养品。同时,白蚁也在悉心照料着蚁巢伞的菌丝,利用自己的分泌物为蚁巢伞菌丝的生长创造有利条件。白蚁在分群时,还会主动将蚁巢伞带到新的栖息地,帮助蚁巢伞的传播和扩散。
真菌还可以与藻类共生形成结构稳定的复合有机体——地衣化真菌,这种复合体增强了二者的抗逆性,使之可以生存于沙漠、冰川等极端条件下,拓宽了生存环境。
应用多样性
习近平总书记曾在2022年“两会”期间指出:“发展生物科技、生物产业,向动物、植物和微生物要热量、要蛋白。”真菌是天然的粮仓,是优质蛋白质的来源。香菇、木耳、牛肝菌等种类多样的可食用真菌,不仅味道鲜美,还是一类高营养、高蛋白、低脂、低糖,富含维生素和微量元素的健康食品。我国是世界上最早栽培和利用食用菌资源的国家之一。目前,我国是世界上最大的食用菌生产国,种植食用菌已经发展为规模庞大的农业产业,年产量达4000万吨,占世界总产量的70%以上。
与此同时,我国利用真菌作为药物治疗疾病已有2000多年的历史。在我国最早的中药典籍——《神农本草经》中,记载了灵芝、茯苓、猪苓、木耳等真菌的药用价值。现代研究表明,许多真菌具有显著的药理活性,已被证实具有抗癌活性的药用菌超过260种。
除了可以直接入药的大型真菌外,许多真菌还为人类贡献了可以治疗疾病的化学物质,其中最著名的例子就是青霉素。由弗莱明从青霉属真菌中发现青霉素,成为世界医药领域的里程碑事件,从而终结了人类传染病无法根治的时代,使人类的平均寿命从40岁提高到了60岁。
此外,许多真菌在工业生产中已得到广泛的应用。如酵母菌可用于酿酒与发面,通过发酵工艺可生产甘油和燃料酒精;根霉和毛霉等可用于酱油、腐乳和酱料等豆制品的制造;多数木霉种类被用于生产纤维素酶;黑曲霉被用于生产淀粉酶;赤霉属的种类可被用于生产促进植物茎杆生长的赤霉素;而地衣还可用来提取香料油和色素,其中地衣浸膏是生产高级化妆品的重要原料。
菌丝体是真菌在生长过程中形成的营养结构,真菌通过菌丝向外侧延伸,可以深入土壤和缝隙中,用来吸收环境中的营养物质。菌丝体具有超强黏合力的特性,使其被用来发展新型材料,其天然可降解的特色非常符合当前注重环保和可持续发展的理念。近年来,菌丝体已经被成功开发用作包装材料、服装、运动鞋、绝缘材料、房屋建材等多种用途的材料,可用来代替塑料、皮革、聚苯乙烯等难降解、造成环境污染的传统材料。
食药用菌:

A. 冬虫夏草(药用);B. 四川灵芝(药食兼用);C. 牛排菌(药食兼用);D. 牛樟芝(药用);E. 金针菇(食用);F. 平菇(食用)
除了昆虫寄生菌可以用来防治农作物和森林害虫外,一些真菌还可以用作植物病害防治剂,来对抗有害的植物病原真菌。比如绿色木霉,它生长快速,很快就能成为优势菌种,与病害真菌竞争资源与空间,产生“拮抗作用”。绿色木霉可以产生纤维素酶,来破坏其他真菌的细胞壁,从而达到杀菌的效果。除了农业领域,一些真菌还可以在发酵制造工业中,消除杂菌污染。这些用于生物防治的真菌,对环境的危害较小,对人体的伤害也极其轻微,是不折不扣的绿色防治剂。