天時不如地利,地利不如人和。——孟子
2009年,也就是油畫《科學的春天》入選“國家重大歷史題材美術創作工程作品展覽”,由中國美術館收藏的那一年,發生了一件中美兩國科教界喜聞樂道的事情。4月13日,正在美國訪問的國務委員劉延東出席了康奈爾大學中國菌物標本贈回儀式。“中美兩國加強友好合作,符合兩國和兩國人民的根本利益,有利於亞太地區乃至世界的和平、穩定與發展。”劉延東在致辭時説,“在中美各領域合作中,人文合作具有獨特重要作用,有利於加深兩國人民間相互了解和友誼,使中美友好深入人心。作為美知名學府,康奈爾大學將上世紀為免遭戰爭破壞而精心保存的中國真菌標本贈回中國,體現了美國人民對中國人民的深厚情誼,必將對拓展兩國教育科技等領域交流與合作,促進中美關係發展起到積極作用。”
健客:怎麼又出了一個新詞兒,菌物是什麼意思?
雲飛:菌物指廣義真菌。80年代後,根據國際分類學發展,裘維蕃大力宣傳和推動“菌物”的定義,並將“菌物界”並列于植物界和動物界,同時推動成立獨立於植物學會的菌物學會。1993年,國家科委和中國科協批准建立國家級的“中國菌物學會”,這是我國菌物學發展中的重要里程碑。
健客:呵呵,老院士的能量就是大啊!
雲飛:菌物包括真菌、黏菌和卵菌等,“菌物界”的進化歷史和親緣關係,會顯得有點亂,但菌物在形態、營養方式與生態上有許多相似之處,從而構成十分密切的生物類群,特別是在植物保護等學科中,用菌物比用真菌更貼切,例如卵菌如今已經不屬於真菌界了。
健客:之前講過,為免遭日本侵華戰爭破壞,康奈爾大學在20世紀40年代保存了來自中國的珍貴菌物標本。對了,是鄧叔群促成此事,寄往母校的吧。
雲飛:嗯,往事如煙,多少真情與擔當,多少沉冤與苦痛。
4月13日,劉延東還接見了正在紐約州立大學學習的中國四川地震災區學生代表,她説:“汶川特大地震後,紐約州立大學邀請150名災區大學生赴美學習,併為他們學習生活創造良好條件,體現出學校致力於中美友好的真誠願望。希望同學們珍惜這一機會,勤奮學習,成才報國,為增進中美兩國人民之間的了解和友誼作貢獻。”
康奈爾大學和紐約州立大學負責人也發表了熱情洋溢的講話,表示發展友好合作的美中關係是兩國人民的共同願望,願與中方在科研教育等廣泛領域建立更加密切的合作。
半年後,11月7日,“康奈爾大學中國菌物標本贈回儀式”在中科院微生物所舉行。來自美國康奈爾大學、國家教育部和中國科學院的有關領導以及社會各界嘉賓,與微生物所全體科研人員共聚一堂,共同見證在海外漂泊70餘年的兩千多份珍貴標本回歸故里。此次贈回的標本共計2278份,均為20世紀初採集、整理的珍貴菌物標本。
在贈回儀式上,教育部副部長郝平代為宣讀了劉延東的賀信。中國科學院副院長李家洋發表了熱情洋溢的講話,對康奈爾大學和促成此次標本返回而做出努力的各方人士表示衷心感謝。他在講話中簡要回顧了中國科學院與康奈爾大學長期以來密切合作的歷史,高度肯定了標本贈回的重大意義。他指出,此次標本贈回是中國科學院和康奈爾大學乃至中美兩國科技教育界交流合作史上的大事,無疑為推進兩國和兩個機構之間的合作與交流創造了新的契機。康奈爾大學校長斯考頓、中科院微生物研究所常務副所長黃力和曾經在康奈爾大學學習、工作過的莊文穎在儀式上先後致辭。黃力表示,微生物所將借此契機加強與包括康奈爾大學在內的世界科研院所的交流與合作,進一步推動我國微生物學及其相關學科和産業的全面發展。
在儀式上,中科院微生物所與康奈爾大學正式進行了標本交接並簽署了合作框架協議。鄧叔群的子女也出席了該儀式。
健客:如今,這些標本在哪?
雲飛:在中科院微生物所菌物標本館。該館是我國收藏類群最全面的菌物標本館,包括壺菌、接合菌、子囊菌、擔子菌、半知菌、地衣、卵菌和黏菌等,所藏標本隸屬於2000余屬、約1.56萬種,其中保藏最早的標本採自1786年。該館標本收藏量為亞洲之最。目前已收藏菌物標本53萬餘號,其中模式標本3000余號,館藏標本來自全國及世界111個國家和地區。自建館以來,已經與十幾個國家20多個國外標本館建立了標本交換、借閱等業務聯繫。該館建築面積1204平方米,保藏條件優良,管理制度完備,在我國菌物研究和科普領域發揮著重要的作用,例如我國第一個運用多媒體技術展示真菌知識和研究成果的“真菌與人類”科普展廳,自2008年開展以來,每年接待各地參觀者4000余人,已成為國內重要的菌物學科普基地。
健客:有空去看看。能介紹一下它的歷史嗎?
雲飛:1953年,戴芳瀾擔任中國科學院植物研究所真菌植物病理研究室主任,與王雲章將原清華大學和原北平研究院收藏的標本匯集在一起,成立了真菌標本室。
1955年,鄧叔群將原中央研究院收藏的菌物標本歸入真菌標本室。當時這三個單位的館藏標本合計近一萬號,為此後的菌物標本館奠定了基礎。
1956年,真菌植物病理室擴建為應用真菌研究所。1958年,應用真菌研究所與北京微生物研究室合併,成立中國科學院微生物研究所。自此,標本館初創基本完成,我國的菌物學研究也從此翻開了新的篇章。
2007年年初至今,隨著微生物所遷入北郊新址,標本館館區面積擴大,為今後標本的保藏提供了更大的可利用空間,並進一步改善了保藏和科研條件。該館已經建立了完備的標本管理制度和操作規程,全部入庫標本都已實現電腦化管理,標本資訊可在標本館網站上查詢,為廣大菌物學工作者提供了良好的科研平臺。
2010年9月18日,習近平視察和聽取該館工作彙報。
健客:除了大而全,標本館還有其他特色嗎?
雲飛:當然有啊!比如青藏高原菌物標本資源庫。該館針對青藏高原進行了長期考察和標本收集。目前館藏青藏高原地區標本6萬餘份(含模式標本400余份),佔全部館藏標本的11.2%,共涉及5228種,標本採集地涵蓋6省區的155個市縣,是針對青藏高原菌物資源最為全面的收集匯總,為研究和保護青藏高原地區菌物多樣性奠定堅實的基礎。
該館重要成果之一是中國菌物名錄數據庫和Fungal Name菌物名稱註冊系統,它們被整合在一個網站中。
健客:這是怎麼回事呢?
雲飛:根據第18屆國際植物學大會,2011年7月在澳大利亞墨爾本通過的決議,從2013年1月1日起,菌物名稱發表之前必須在認可的資訊庫進行登記並存儲名稱的重要資訊,這將成為名稱合格發表的強制要求。發表菌物名稱在滿足有效發表和合格發表各種要求的同時,還必須顯示出通過登記獲取的相應註冊號。
國際上現有三個系統可供菌物名稱註冊,分別位於荷蘭、英國和中國。這表明我國菌物分類學已處於世界前沿。目前,Fungal Name註冊系統使用中、英兩種文字,在每個欄目中都有簡單的中文説明,目的是幫助研究人員儘快把所需資訊正確填入。
2018年,《中國生物多樣性紅色名錄——大型真菌卷》——由生態環境部和中國科學院聯合正式發佈。該名錄由140 多名國內菌物學者共同編制,是我國第一部官方真菌紅色名錄,涵蓋了我國9302種大型真菌和地衣,分屬於2門14綱62目227科1298屬,其中97種被評估為受威脅物種。
健客:這個名錄有用嗎?
雲飛:當然有用啊!大型真菌具有重要的生態價值和經濟價值,但由於環境污染、氣候變化、生境喪失與破碎化, 以及資源過度利用等因素, 其生物多樣性受到嚴重威脅。為了全面評估中國大型真菌的生存狀況, 國家生態環境部(原環境保護部)聯合中國科學院于2016年啟動了《中國生物多樣性紅色名錄——大型真菌卷》的編制工作。經廣泛和全面收集文獻資料,依據世界自然保護聯盟瀕危物種紅色名錄等級與標準,結合大型真菌特點和國內研究現狀,制定了中國大型真菌紅色名錄評估方法和流程,動員和組織了全國相關研究力量,對9,302種大型真菌的受威脅狀況進行了評估。結果顯示,中國大型真菌受威脅物種(包括疑似滅絕、極危、瀕危、易危)共97個,佔被評估物種總數的1.04%;近危101種,佔總數的1.09%;無危2,764種,佔總數的29.71%;數據不足6,340種,佔總數的68.16%。此次評估工作匯集了全國140多位專家的智慧,是國內外迄今為止涉及物種數量最大、類群範圍最寬、覆蓋地域最廣、參與人員最多的一次大型真菌生存狀況評估,對我國大型真菌多樣性保護與管理具有重要意義。
健客:在這個名錄上,有沒有之前講過的蘑菇?
雲飛:當然有,比如松茸和冬蟲夏草為易危級;四川靈芝為近危級。
2018年,英國皇家植物園(邱園)首次發佈全球真菌狀況報告,揭示真菌對地球上所有生命的重要性。鋻於中國的突出貢獻,被選為首個聚焦國家,並由中國學者完成了相關內容的撰寫。
健客:很專業吧,稍微説説?
雲飛:這個報告的第一部分回答了什麼是真菌?為什麼它們如此重要?目前科學界已知有多少種?為什麼計算這些數字如此困難?
健客:有點意思,具體説説。
雲飛:我們對真菌了解得越多,就越能意識到這個有趣的生物王國是如何支撐地球上所有生命的。它們不僅對於分解死物和回收營養物質至關重要,而且還為⼈類提供許多直接益處:從食用蘑菇和松露,到用酵母製成麵包和飲料,再到抗生素。同時,真菌病原體會引發毀滅性疾病。
林奈的《植物種志》,1200頁的書中,真菌只佔不到50頁。隨著時間的推移,⼈們對真菌及其與其他生命形式之間的關係有了更多的了解,它們現在被正確地歸類為一個獨⽴的王國,與動物的親緣關係比與植物的更密切。
真菌是一種獨特的生物,它們通過將酶分泌到環境中並將溶解的有機物吸收回細胞中來從外部消化食物。大多數真菌的細胞壁主要由幾丁質組成(這種物質也存在於動物界,例如昆蟲的外骨骼,螃蟹和龍蝦的殼中)。它們還將食物儲存為糖原和脂質(不是植物中的澱粉)。因此,儘管一些真菌與植物表面上相似(例如具有根莖結構),但它們的非光合作用、吸收性進食方式以及不同的細胞壁、細胞膜化學、食物儲存方式和DNA表明它們形成了一個獨立的界。
真菌具有多樣而複雜的生命週期,可以進行有性、無性和/或副性繁殖(即結合來自不同個體的基因但不形成生殖細胞)。它們可以通過産生不同類型的孢子和/或分裂菌絲來繁衍。大多數動物和植物都是由二倍體細胞構成的(即結合來自每個親本的一個基因組)。相比之下,許多真菌譜係更為複雜,在它們的大部分生命週期中,可能是單倍體(只有一個基因組)、二倍體、雙核(每個細胞有兩個細胞核)或多核(每個細胞有多個細胞核)。此外,許多真菌具有不確定的生長,這意味著只要資源和條件合適,它們就可以繼續生長,並使它們能夠形成適應所在環境的形狀(例如在葉子、奶酪、肺中)。因此,拼湊真菌的生命週期是複雜的,需要大量的偵查工作。
真菌起源古老,有證據表明它們最早出現在大約10億年前。由於真菌結構易腐爛,因此很難找到和研究化石真菌,但從大約4.5億年前的奧陶紀開始,發現了可識別為真菌的生物化石(與現代物種⾮常相似),有證據表明存在地衣、植物和真菌以及類似菌根的共生體。一個引人注目的化石是晚志留紀(4.43-4.16億年前)原杉屬植物,可長至8米高。它最初被認為是一棵樹,但後來的分析表明它是一種真菌。
真菌和植物在進化史的大部分時間裏都緊密相連。沒有真菌,植物可能永遠不會在陸地上定居。⼈們認為,最早的無根陸地植物是從淡水藻類進化而來的,通過與地棲絲狀真菌形成緊密聯繫,解決了在乾燥的陸地上獲取水和稀缺的礦物質營養物質(如氮和磷)。真菌採集的礦物質與植物光合産物的交換可能使得陸地植物從大約4.5億年前開始主宰大陸,從而將岩石圈(地球的外殼)、生物圈(地球的生命系統)和大氣層變成了今天的樣子。
真菌種類繁多,2018年已命名和分類的真菌種類達 144,000 種,每年新發現約2,000個真菌物種;這與新植物物種的發現速度相當。然而,據估計絕大多數(超過93%)真菌物種目前仍不為科學所知。估計地球上真菌物種總數在220萬至380萬之間,這個數字是植物估計數量的6倍多。這一大致範圍是基於植物/真菌物種比例的推斷,並輔以環境樣本的DNA研究。2007年已確認的真菌科有536個,之後十年,這一數字已上升至886。這反映了每年都有大量新分類群被確認,這主要是由於最近基於DNA的真菌檢測和鑒定⽅法的可用性、可負擔性和效率的快速提高。真菌界最大的科——球腔菌科(學名:Mycosphaerellaceae)是一種子囊菌門,座囊菌綱,煤炱目真菌的科,約有6,400 種(主要是兼性植物病原體,即不依賴感染宿主來完成其生命週期的病原體)。柄銹菌科約有5000種(主要是專性植物病原體,即必須感染宿主才能存活和傳播的病原體)。其他大科包括兩個形成蘑菇狀孢子結構的科,傘菌科和絲膜菌科,每個科包含約3000個公認的物種,另有32個科包含1000多個物種。相反,還有57個科目前只包含一個已知物種(稱為單型科)。大多數可能是由於採樣不足造成的,但有些似乎是整個譜係的殘余,即所謂的“活化石”。同時,隨著時間的推移,自然界還在不斷地産生新種。 現代真菌分類主要基於其DNA序列的共同起源,其他特徵則提供支援證據。傳統分類僅基於形態和生理特徵,並不一定反映進化史。因此,DNA分析顛覆了傳統的分類方案,特別是發現並非所有具有相似孢子結構的真菌都來自相同的祖先譜係。許多物種曾經在分類學上“歸為一類”,因為難以通過形態特徵區分它們,但現在DNA研究發現它們是不同的物種。同樣,在宿主植物的同一屬或種上發現的真菌病原體,如銹病菌,通常被認為是同一真菌物種的成員。這一假設日益受到分子研究的挑戰,即使在研究相對充分、物種豐富的群體中也發現了新物種。就介紹到這裡吧。
健客:沒讀《真菌傳》之前,上述內容對我來説,枯燥乏味,不明覺厲;現在多少懂一點,關鍵是有興趣了解一二。
雲飛:嗯,這就是進步嘛。邱園的《世界植物和真菌狀況》項目評估地球上植物和真菌多樣性、它們面臨的全球威脅以及保護它們的政策。自2016年以來,已經發佈五份報告:《2016年世界植物狀況》,這是邱園首次發佈世界植物狀況報告,進行了基線評估。《2017年世界植物狀況》,這是第二份年度報告,對數據庫、已發表的文獻、政策文件、報告和衛星圖像進行了仔細研究,以綜合對世界植物的了解。《2018年世界真菌狀況》,這是邱園首次發佈世界真菌狀況報告,揭示真菌對地球上所有生命的重要性。《2020年世界植物和真菌狀況》,這是第四份報告,將植物和真菌結合起來。《2023年世界植物和真菌狀況》,這是第五份報告,闡述全球植物和真菌的現狀。該報告匯集多個國家,多個機構,許多貢獻者的專業知識,是全球合作的成果。
健客:合作共贏容易理解,但是現實中好像並不容易。
雲飛:嗯,李嘉誠説:“商業合作必須有三大前提:一是雙方必須有可以合作的利益,二是必須有可以合作的意願,三是雙方必須有共用共榮的打算。此三者缺一不可。”
健客:這可就難了。
雲飛:孟子説:“天時不如地利,地利不如人和。”
健客:別矇騙我,這是在講決定戰爭成敗的關鍵要素。
雲飛:哈哈,孟子討論三者關係的目的絕不限于軍事,他隨後提出:域民不以封疆之界,固國不以山溪之險,威天下不以兵革之利。得道者多助,失道者寡助。寡助之至,親戚畔之,多助之至,天下順之。這才是孟子真正的本意。一個人、一個機構乃至一個國家在合作問題上要得道,要得人心。
《真菌傳》即將在6月份完成初稿,請多提寶貴意見,感謝大家的陪伴。
欲知後事如何,且聽下回分解。