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7月2日

真菌

一連兩天兩夜,壇城上大雨滂沱。這場從墨西哥海灣吹來的暴雨連續發動的轟炸,驅走了空中咬人的小蟲,帶來難得的輕鬆。過去幾周以來,成群湧來的蚊子一直熱情洋溢地陪伴在我周圍。隨著暴雨的停歇,夏天最熱的日子接踵而至。空氣中熱烘烘的濕氣有了一種無休無止、無孔不入的秉性;隨便動動身體,便會惹出一身臭汗。整個森林都籠罩在潮乎乎的熱帶氣氛中。

橙色、紅色和黃色的小斑點在濕漉漉的林地上閃爍,那是真菌的生殖芽。熱浪和雨水使真菌的地下部分鼓足勇氣,萌發出了子實體。在今天早上五顏六色的真菌中,最好看的要數長在腐爛枝條上的一株杯狀真菌。它的顏色是橘紅色,形狀像一個小球,邊緣還帶有金色的絨毛,這種真菌被稱為長毛猩紅肉杯菌(shaggy scarlet cup)1。儘管直徑不足一英吋,它的顏色卻引起了我的關注,誘使我跪下身去,更仔細地觀察它。我的眼睛一貼近地面,便看到四處散佈的子實體,活像一場在腐爛樹葉與枝條的海洋中展開的多姿多彩的賽艇會。

這些鮮艷的小艇都屬於真菌界中最大的一個分支:子囊菌(sac fungi)。子囊菌之所以得名,是因為這類真菌的孢子都長在小囊中。壇城上這株長毛猩紅肉杯菌的生命,也是從一粒孢子開始。直徑僅百分之二毫米的孢子,被吹到了如今它寄居的這根枝條上。孢子萌芽,隨後長出一根細長的絲,扎入樹枝的木頭中。由於菌絲極其細瘦,它們能在植物的細胞壁中間自如滑動,鑽進細胞之間微小的孔穴中。生長的菌絲一旦進入枝條內部,便滲出消化液,溶解那些看似堅韌的木頭。菌絲從解體的木頭溶液中吸收糖和其他養分,從而建立新的菌絲,朝枝條枯死的組織內部進一步延伸。長毛猩紅肉杯菌雖然被封禁在一個地下的木頭盒子裡,日子卻過得無比快活。

在今天參加這場賽艇會的其他成員中,有一些擅長拆毀枝條,還有一些則更喜歡枯葉層。這些真菌雖然偏好各異,生長方式卻一般無二,都是將觸角伸進死亡的植物組織中,通過吸收營養,逐漸增大網狀的身體,最終搗毀它們的木頭房屋。當真菌吃飽喝足後,它們便將家園進一步推向茫茫的遺忘之海。枯死的枝條是一座座處於下沉中的孤島,真菌必須不斷地將後代送出去開拓新的島嶼。正是這種迫切性將真菌帶進了我們的感官世界之中。真菌始終躲避著不為我們所見,直到地下的菌絲生長出子實體。那些黃色、橙色和紅色的小型船隊,向我們指明了壇城下面隱藏的巨大生命之網。

長毛猩紅肉杯菌從小杯的內表面長出繁殖體。杯內分佈著數百萬個炮彈形的小囊,每個小囊都指向天空,裡面裝有8個微小的孢子。當這些炮彈成熟後,彈頭爆開,孢子則被射入空氣中,彈射到杯子上面好幾英吋高的地方,並逃離籠罩在壇城表面的安靜的空氣界面層(boundary layer of air)。每個孢子都極其微小,肉眼根本看不到。但是當數百萬個孢子同時發射出去時,看起來就會像一縷輕煙。只需輕輕地碰觸杯子的表面,發射就會啟動。這令我想到,動物或許是真菌孢子重要的傳播者,儘管教科書上聲稱孢子是依靠「風傳播」。今天早上,就在壇城的方圓之地內,至少有八隻千足蟲和蜈蚣(其中有一隻正在啃食一枚衰朽的長毛猩紅肉杯菌)、幾隻蜘蛛、一隻大甲蟲、一隻蝸牛、幾十隻螞蟻,還有一條線蟲。松鼠、金花鼠和鳥兒們在壇城邊緣跳躍。子囊菌的子實體極其緻密地排列在杯子表面,即使動物們盡量繞道而行,也很難保證不碰到它們。

在壇城中間,一株小冬鞋(brown mushroom)將孢子從張開的菌褶中潑灑出來,而不是像子囊菌那樣將孢子高高地射向天空。同樣地,人們相信風是蘑菇孢子的首要攜帶者。但是動物們也在這裡留下了痕跡。蘑菇的菌帽上有不整齊的圓齒狀咬痕,也許是一隻金花鼠啃咬出來的。那隻金花鼠的鼻子和鬍鬚,這會兒沒準已經把孢子蹭到了好幾米外的樹葉上。

子囊菌和蘑菇的生殖生活十分獨特,在整個生命界中找不到類似的現象。它們將「性」的含義拓展到了極致,作為動物的我們,哪怕是在最具有創造性的時刻,也不曾達到過這種境界。真菌沒有單獨的性別,至少沒有我們所意識到的那種性別。它們也不製造精子或卵細胞,而是依靠菌絲的融合來進行繁殖,通過一種真正意義上的融合形成下一代。

壇城中間這株蘑菇最清楚不過地展示了這種奇特的生命循環。當蘑菇孢子萌發時,它們製造出幼年菌絲。幼年菌絲在枯樹葉裡面生長,尋找配偶。菌絲的生存狀態,既不是作為雄性,也不是作為雌性,而是作為截然不同的「交配型」(mating types)。這些交配型在我們看來似乎全都一樣,但真菌能用化學信號來感知彼此的差異,只同與自身相異的交配型進行生殖。有些種類的真菌只有兩種交配型,而其他種類則有數千種交配型。

當兩根菌絲相會時,它們開始跳一支複雜精妙的雙人芭蕾舞,並通過交換私密的化學信號來協調舞姿。開幕程序是,一根菌絲發送出它這種交配型所獨有的化學物質。如果對方屬於同一交配型,那麼舞蹈結束,菌絲們互不搭理。如果對方是一種不同的交配型,化學物質便會黏附在這根菌絲表面,促使它做出回應,釋放出自身的化學信號。隨後,兩根菌絲萌生出黏性的附生物,攫住對方,並將菌絲拉拽到一起。菌絲細胞調整內部機制,達到步調一致,然後彼此融合,形成一株新的個體。

新生的真菌是父母雙親的聚合體,但是這種融合併不十分徹底。在真菌體內,親代的遺傳物質依然保持獨立,作為兩套不同的DNA並存於細胞內部。蘑菇在其整個地下覓食生涯中,乃至在子實體從地下鑽出來釋放出孢子時,始終保持著這種和而不同(united-but-separate)的組織形式。只有經過數周或數年的獨立之後,真正的基因融合才會在蘑菇菌帽下方懸掛的菌褶中最終發生。但是結合是短暫的。遺傳物質結合之後,馬上要經過兩次分裂,製造出孢子。孢子掙脫出來,從誕生之所噴發出來。每個孢子都將隨風飄走,或是被一隻動物帶走,開始新一輪的生命週期。

長毛猩紅肉杯菌和其他子囊菌遵循著一種類似的模式。不過,它們的菌絲一直到準備製造孢子的時候,都並未結合在一起。它們生命中大部分時間,始終是作為獨立的菌絲在地下度過。只有在成年期,它們才會尋找到另一種交配型,與之結合,並生長出一個小杯子來製造孢子。

真菌性別身份的複雜性,高度體現出其他生命王國中性別的奇異性。動物和植物的生殖無一例外地涉及到兩種形式的性細胞:營養充足的大細胞,即卵細胞;或是自由行動的小細胞,即精子細胞。真菌卻向我們表明,這種二元性並不是唯一可能的組合。真菌的交配型可以達到數千種。

真菌體相對簡單的結構或許能解釋,它們為什麼沒有演化出專門的精子和卵細胞。動物和植物的身體複雜,也相對較龐大,需要花費更長的時間來形成。它們一出生,便需要足夠的食物來完成早期的發育。真菌卻不需要建構精巧的身體。它們簡單的菌絲在微小的孢子中就已經完全成型了。製造卵細胞將是浪費精力和時間。要證實這種觀點,藻類就是一個極好的例子。藻類植物具有極其多樣的形式:有些非常簡單,就像真菌一樣,還有一些則更為複雜,就像植物和動物一樣。正如我們預想的一樣,簡單的藻類具有相同大小的性細胞,複雜藻類的性細胞則分化為精子和卵細胞。

或許真菌避開了其他多細胞生物所背負的性別角色,然而它們依然要經歷性別分化。只有不同的交配型之間才能進行生殖活動。這看起來沒什麼意義。從一根尋覓配偶的菌絲的視角出發,交配型的存在似乎構成一個巨大的障礙,將同類物種中多達一半的個體從潛在的配偶群中驅逐了出去。

交配型之謎雖然尚未完全解開,但是細胞內部生命的政治學似乎至少能提供部分答案。正如動植物細胞一樣,真菌細胞也是建立在一種同樣的俄羅斯套娃的構造基礎上。真菌中包含線粒體,線粒體通過燃燒食料為細胞提供能量。在正常環境下,線粒體和寄主細胞之間的關係是互助的。然而,衝突只是潛伏在舞台下方而已。

因為線粒體是古代細菌的後裔,所以它們保留著自身的DNA,像自由生活的細菌一樣在細胞內部增殖。增殖速度通常保持適度,因此每個細胞內線粒體的數量正好合適。然而萬一出現問題,線粒體的過度增長將會摧毀細胞。如果來自兩個不同真菌體的線粒體在單一細胞中相遇,這種不健康的增殖現象就會發生。在這類情況下,不同血統的線粒體之間的競爭,將有利於那些分裂最為迅猛的線粒體。這樣一來,線粒體之間目光短淺的抗爭,將有可能毀掉整個細胞的長遠成功。

真菌的交配型似乎是專門用來防止這種對抗的。交配型之間遵守著一套規則:只有一種交配型能為下一代提供線粒體。由此,交配型為真菌細胞提供了一條途徑,使真菌細胞得以平息線粒體間潛在的毀滅性衝突。

然而,有關交配型之起源和演化的理論還並不確定,也面臨諸多爭議。真菌展示了極其多樣的繁殖方式,試圖尋找統一解釋的人,大多以失敗告終。例如,極少數真菌能產生某些結構,看上去幾乎與卵細胞一般無二。這或許會擾亂真菌不產生精子和卵細胞的普遍規則。在另一些種類的真菌中,來自不同親代菌絲的線粒體偶爾混合在一起,打破交配型之間遵守的規則。這種多樣性是驚人的,研究真菌生物學的學者很快就會發現這一點。不過,對於動物界和植物界秩序井然的雌雄角色分工而言,這也不失為一個令人耳目一新的補充。

我趴伏在地上,能看到壇城上落葉堆表面四處散佈著數百個小肉杯菌和蘑菇。每根腐爛枝條上都有一簇或是好幾簇色彩艷麗的小杯子。多數枯樹葉上撐著小冬菇的傘蓋。我凝視了數月之久的這片林地上,竟在驟然間出現如此多種、如此多量的真菌,這不由得讓人想到,森林中還有多少不為人所見的生命呢——哪怕是近距離觀察。然而沒見到並不意味著不重要。正是這些摧枯拉朽的發動機,使養分和能量持續流向整個森林生態系統。這片森林夏日裡旺盛的生產力,也是依賴於地下真菌網絡的生命活力。


1 ——俗稱猩紅精靈杯,或腥紅杯,為盤菌目肉杯菌科肉杯菌屬的一種真菌。拉丁名為Sarcoscypha coccinea