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本文內(nèi)容來自北京市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主辦、北京科學(xué)中心承辦,、北京科技報(bào)社協(xié)辦的首都科學(xué)講堂,。講堂每周邀請(qǐng)?jiān)菏繉＜议_講，傳播科學(xué)知識(shí),、科學(xué)方法,，弘揚(yáng)科學(xué)精神、科學(xué)文化,，促使公眾全面,、正確理解科學(xué),。
據(jù)專家的保守估計(jì)，全球真菌約有150萬種,，目前人類已知約12萬種,。真菌到底如何改變了我們的世界？在食,、藥,、醫(yī)、農(nóng),、林,、生物、環(huán)保領(lǐng)域中,，都少不了它們形態(tài)迥異的活躍身影,。我們的生活一刻也離不開真菌，它們對(duì)人類發(fā)展歷史所產(chǎn)生的巨大影響更是遠(yuǎn)超我們的想象,。 本期首都科學(xué)講堂之“院士會(huì)客廳”,，特別邀約中國科學(xué)院微生物研究所真菌學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室莊文穎院士、趙瑞琳研究員,、魏鑫麗研究員,、齊莎高級(jí)工程師，帶我們走進(jìn)真菌世界,，領(lǐng)略真菌科學(xué)的奧秘與魅力,。
“它”改變了人類歷史——漫談?wù)婢澜?/span>（上）中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院微生物研究所研究員真菌種類繁多,，形態(tài)迥異,，展現(xiàn)形式豐富多彩。比方說,，杏子發(fā)霉,、腐爛的樹干上長出一些云片狀的結(jié)構(gòu)、地上的蘑菇,、高原地區(qū)的蟲草、銀耳,、靈芝…… 什么是真菌,？作為真核生物，真菌以單細(xì)胞,、菌絲體,，以及由菌絲體構(gòu)成的各種結(jié)構(gòu)存在于自然界，它不能利用光和色素制造營養(yǎng),，以吸收式營養(yǎng)方式生活,，絕大多數(shù)種類依靠孢子來繁衍后代,，我們給真菌的繁殖結(jié)構(gòu)起一個(gè)名字，叫”子實(shí)體”,。比如,，蘑菇是子實(shí)體，蟲草也是子實(shí)體,。 真菌大小差異很大,。蒸饅頭和做面包都要放的酵母，它是單細(xì)胞生物,，非常微小,，肉眼不可見。而有的蘑菇十分巨大,，最長能有半人高,。真菌的繁殖體叫“孢子”。有的孢子是帶有鞭毛的,，可以游動(dòng),，即游動(dòng)孢子。有的菌絲分枝的頂端產(chǎn)生一些球形,、橢圓形或者其他形狀的結(jié)構(gòu),，叫分生孢子。有些孢子是內(nèi)生在囊狀體中,，叫子囊孢子,。有些孢子是暴露的，外生在一個(gè)膨大的擔(dān)子上,，我們管它叫擔(dān)孢子,。掃描電鏡下，真菌孢子表面平滑或者帶有各種各樣的紋飾,。當(dāng)孢子萌發(fā)的時(shí)候,，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)短的管狀結(jié)構(gòu)——芽管，芽管可以向不同方向延伸,，并且產(chǎn)生分枝,，逐漸發(fā)展成一個(gè)群體，稱之為菌絲體,。大量菌絲體組合在一起,，就形成了菌落。壺菌是真菌中非常簡單的類型,，當(dāng)它進(jìn)行營養(yǎng)生長的時(shí)候,，整個(gè)菌體都是營養(yǎng)體；當(dāng)它進(jìn)行繁殖的時(shí)候,，全部轉(zhuǎn)化為繁殖體,，產(chǎn)生游動(dòng)孢子囊和游動(dòng)孢子,。接合菌由兩個(gè)配子囊接合在一起，發(fā)生核配和質(zhì)配以后,，就形成了有特征性的接合孢子,；它們的無性世代產(chǎn)生孢子囊和孢囊孢子。球囊菌一般與植物生長在一起,，是共生的,，它在植物內(nèi)部可以吸收外界營養(yǎng)，幫助植物生長,。子囊菌形成棒狀或其他形狀的囊狀體,，稱之為子囊，內(nèi)含八個(gè)子囊孢子,；可產(chǎn)生殼狀,、盤狀或者其他形狀的。真菌在自然界怎么生存,？它有很多生存策略,。首先，最常見的方式是腐生,，也就是在死體上生活,。原始森林里的倒木是死體，蘑菇生長在倒木上,，那就是腐生,。真菌還可以在土壤里面腐生，我們抓一把土,，把它制成土壤懸浮液,，然后涂抹在含有抗生素能夠抑制細(xì)菌的培養(yǎng)基上，真菌可以產(chǎn)生各種各樣的菌落,。真菌可以在動(dòng)物和植物上寄生,，從而引起病害，寄生在人體上可以引起疾病,。真菌可以與藻類共生,，這種共生體，我們給它起一個(gè)特殊的名字叫“地衣”,。真菌與藻類緊密地結(jié)合,，形成了一個(gè)共生體，藻類提供真菌所需營養(yǎng),，真菌的分泌物能使藻類生長,，它們之間是互惠共生,。真菌還能與植物共生,，形成菌根,，幫助根系更好地從環(huán)境中獲取營養(yǎng)物質(zhì)。在很少數(shù)情況下,，真菌還能以捕食為生,。當(dāng)線蟲鉆入真菌形成的環(huán)形圈套中，由真菌細(xì)胞構(gòu)成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)立即膨大,，將線蟲死死地卡住,，然后從線蟲中獲得所需的營養(yǎng)。我國是利用真菌最早的國家,，在食品,、醫(yī)藥、釀造等方面很早就有記載,。早在新石器時(shí)代,，我國就能夠利用真菌發(fā)酵來釀酒。東漢末年的《神農(nóng)本草經(jīng)》記載了12種真菌藥物,，根據(jù)它們的形態(tài),、色澤、功能進(jìn)行分類,，并且論述了它們的藥性,，其中茯苓、雷丸,、紫芝,、木耳等至今仍在沿用。南朝的時(shí)候,，賈思勰寫的《齊民要術(shù)》,，里邊記錄了制曲和釀酒的方法，系統(tǒng)地論述了發(fā)酵工藝,。孫思邈的《千金方》,，記載了真菌可以引起頭癬。李時(shí)珍的《本草綱目》記載了34種真菌,，都是藥材,，并且對(duì)它們進(jìn)行了分門別類。所以我國古代真菌學(xué)的研究水平是很高的,。下面介紹幾位我國真菌學(xué)界有影響的人物,。首先是戴芳瀾先生，他是中國真菌學(xué)的先驅(qū),。他的巨著《中國真菌總匯》匯集了1775-1975年共200年間國內(nèi)外學(xué)者報(bào)道的中國真菌,。鄧叔群先生也是中國真菌學(xué)先驅(qū)。他的著作《中國的真菌》記載了2400種真菌，提供了關(guān)于它們的描述,、檢索,，以及部分種的圖解。余永年先生是我國杰出的真菌學(xué)家,，他抱病主編了《中國菌物學(xué)100年》這部著作,。這部著作記述了國人100年來在真菌學(xué)研究方面取得的成就。真菌和人類形影不離,。制做面包離不開酵母菌,，腐乳、醬油,、啤酒的釀造過程中,，也都離不開真菌。我國食用菌占世界總產(chǎn)量的50%以上,，二孢蘑菇,、靈芝、杏鮑菇等食藥用菌的栽培已成第五種植產(chǎn)業(yè),。羊肚菌在上世紀(jì)80年代很難被栽培,，但是我們國家現(xiàn)在已經(jīng)可以大面積栽培。真菌對(duì)人類和科學(xué)發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn),。英國科學(xué)家弗萊明在進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)時(shí),，培養(yǎng)皿受到了真菌污染?！罢婢a(chǎn)生了抗生物質(zhì)抑制了細(xì)菌的生長,，產(chǎn)生了抑菌帶，弗萊明因此發(fā)現(xiàn)了青霉素,。青霉素不能小視,，被發(fā)現(xiàn)以后，將人類平均壽命延長了20歲,。后來又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了頭孢霉素,、灰黃霉素、麥角堿,、胡蘿卜素,、核黃素等一些藥物，它們都是由真菌產(chǎn)生的,。真菌在工業(yè)上除了用于釀造以外,，還有其他的用處，比如說,，亞麻的脫膠,、織物退漿,、造紙工業(yè)、制革工業(yè),、甘油發(fā)酵,、有機(jī)酸的生產(chǎn)、食品發(fā)酵,，等都離不開真菌。因?yàn)檎婢梢苑置诠z酶,、淀粉酶,、蛋白酶等酶類，它們?cè)诠I(yè)上起到了非常重要的作用,。真菌和現(xiàn)代生物學(xué)的發(fā)展也是息息相關(guān)的,，有一個(gè)菌叫粗糙脈孢霉，它首先用于真菌遺傳學(xué)研究,，使真菌遺傳學(xué)成為一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科,。真菌還有同宗配合和異宗配合現(xiàn)象，從而發(fā)現(xiàn)了真菌的多型性,。人類有的時(shí)候會(huì)被真菌感染,，例如皮膚病，由此發(fā)展了醫(yī)學(xué)真菌學(xué),。真菌毒素學(xué)是隨著致癌物質(zhì),、毒蘑菇、中毒機(jī)理的研究逐漸發(fā)展起來的一門獨(dú)立的學(xué)科,。作為比較原始的真核生物,，真菌參與了揭秘生命之樹，就是人們通常講的真菌的系統(tǒng)演化研究,。另外,，真菌可以產(chǎn)生活性次生代謝產(chǎn)物，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了很多新的產(chǎn)物,，它們?yōu)樾滤幍陌l(fā)現(xiàn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),，由此衍生出真菌化學(xué)?；趯?duì)酵母,、曲霉等簡單真菌的研究，建立了真核生物的基因表達(dá)系統(tǒng),，這個(gè)系統(tǒng)的建立為探討真核生物的基因與其功能,。此外，酵母菌是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)基因組測(cè)序的真核生物,，發(fā)展了基因組學(xué),。真菌還可以用于生物防治,，實(shí)現(xiàn)“以菌治蟲“”以菌治菌”，為創(chuàng)造一個(gè)良好的人類生存環(huán)境作出貢獻(xiàn),。在浩瀚的生命世界里,，在生物進(jìn)化的漫漫長河中，真菌扮演了非常重要的角色,，并且必將影響人類的未來,。讓我們繼續(xù)發(fā)掘自然界真菌資源，不斷認(rèn)識(shí)真菌,，開發(fā)和利用真菌,，使真菌更好地造福于人類。
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