真菌是什么样的生物

多年前,喜欢旅行的法国作家哈德·克鲁普孤身一人去南美洲旅行。当他踏进巴西的热带丛林时,不禁为眼前奇异壮观的自然景色所吸引。

  一天,他穿过一片浓密的灌木丛,在空旷的草地上看见一只奇怪的白色“小蛋”。起初,他以为那是鸟蛋或蜥蜴产的卵,用手一摸,发现它软绵绵的,还有点弹性。克鲁普感到很奇怪,正想拿起来看个究竟,突然发现这个“蛋”不断膨胀,而且“蛋壳”上很快出现了细微的裂缝,接着又绽裂成两半,从里面跳出一个橙黄色的小伞。细看之下,克鲁普发现它竟然是一只蘑菇。

  这只蘑菇的生长速度着实惊人,仅仅两个小时,就长了50厘米。被深深震惊了的克鲁普完全忘记了时间。黄昏时分,快速生长的蘑菇又发生了令人吃惊的变化:它那黄澄澄的伞盖下,突然抖落出一道雪白透明的网格“薄纱”,一直拖到地面,好像欧洲贵妇穿的长裙。紧接着,这只美丽而又奇异的蘑菇散发出难闻的恶臭。此时,森林中已是夜幕低垂,一道绿光从伞盖下射出,映照着网格“薄纱”,光彩夺目。臭味和光亮吸引来无数小虫,绕着它飞舞。克鲁普回国后询问植物学家才知道,这种奇异的蘑菇属于竹荪类真菌植物,是一种营养价值很高、味道鲜美的食用菌。

  关于真菌的故事还有很多,其实它离我们并不遥远。

  是植物,还是动物

  我们每天都在和真菌打交道,如做面包或馒头用的酵母菌、酿酒用的“酒曲”、用来提取青霉素的青霉菌、剩菜剩饭的长毛霉变以及我们吃的木耳、香菇、平菇等各种蘑菇,它们都是真菌。那么,真菌是一类什么样的生物呢?真菌究竟是植物还是动物呢?大家或许在一些比较旧的教材或科普读物中看到,真菌属于植物;但现在一些较新的教材或科普读物则把它们与植物分开了,认为真菌不属于植物。不少人对此感到十分困惑。

  要了解这个问题,还必须从200多年前说起。一般认为,最早把真菌归入到植物中的是瑞典博物学家林奈。他在1735年所著的一本重要著作《自然系统》中,把整个地球上的生物划分成两个界,即植物界和动物界。植物界的生物含有叶绿素,能够进行光合作用,自己制造食物(光合自养),不能运动,细胞具有细胞壁。动物则不含叶绿素,自己不能制造食物,依靠摄食或捕获现成的有机物或其他生物为食。动物绝大多数都能运动,细胞没有细胞壁等。真菌和上述所讲的植物和动物均有所不同,如没有叶绿素,不能进行光合作用,但它们都具有细胞壁,而且绝大多数不能运动。相对而言,真菌和植物更接近一些,所以林奈把真菌列入植物界。同时,由于真菌不产生种子,仅以孢子进行繁殖,因此,过去人们也把真菌和另外一些不产生种子、以孢子进行繁殖的藻类、苔藓及蕨类植物一起总称为孢子植物。长期以来,人们都是根据林奈的两界系统把真菌视为植物的,在植物学教材和自然教科书以及一些科普读物中,也都是把真菌作为植物来界定的。

  随着科学技术的不断发展,人们对于生物的认识也在不断提高,对于真菌的认识,亦是如此。

  从20世纪50年代开始,人们就对于把真菌列入植物界提出了很多质疑,并对真菌的地位提出了许多新的意见,其中最有代表性的学者是美国生物学家魏泰克,他在1959年和1969年先后提出将生物分成四界和五界的意见,其中包括把真菌从植物界中分离出来,单独成立一个真菌界。他的最主要依据就是,真菌的营养方式与植物和动物完全不同,主要是腐生或寄生。以魏泰克为代表的意见得到了国内外广大生物学家的赞同,肯定了把真菌从植物界中分出、单独成立真菌界的科学性和合理性。因此,现在国内外一些较新的教材中,均把真菌从植物界分出,单独按照真菌界进行论述。

  真菌什么样

  真菌究竟是一类什么样的生物?概括地说,真菌是一大群不含叶绿素,具有细胞壁,营养吸收方式为异养的真核生物。它们在形态结构、繁殖、营养方式上的主要特点如下:

  首先,真菌的有机体绝大多数都是由菌丝构成的,也就是说,它们的细胞为非常纤细的丝状结构,如大家在夏天最常见到的引起食物霉变的根霉菌,它们在食物上首先长出大量疏松的白色“绵毛”,这就是它的有机体。由于菌丝很细,只能在显微镜下才能看清。这些白色的“绵毛”不久之后就变黑了。这是因为,它们很快产生了大量的黑褐色孢子,白色疏松的菌丝体随之老化崩解。再如我们吃的侧耳、木耳和香菇等蘑菇,它们的有机体在营养生长旺盛时期也长出大量的白色疏松菌丝,但随后它们的菌丝体发生分化,并形成伞状、耳状或其他不同形状的子实体,在子实体上又产生大量的孢子进行繁殖。如果我们取其子实体任何部位的一点组织在显微镜下观察,同样可以看见,它们也是由很多菌丝组成的。真菌的菌丝都具有细胞壁,构成细胞壁的成分大多数为几丁质,菌丝细胞中都有细胞核,即具有繁殖功能。

  其次,真菌的繁殖方式多种多样,繁殖能力很强,但它们都不产生种子,而是通过无性或有性生殖过程产生大量的孢子来繁衍后代。不同的真菌所产生的孢子在类型、大小、形状和颜色等方面均有所不同。因为真菌的孢子都很小,也必须在显微镜下才能看清它们的模样。此外,真菌的菌丝在适宜的条件下同样可以进行分裂、生长和繁殖。

  真菌在繁殖时所产生的孢 子数量令人吃惊,如1个紫芝每天可以产生2.5亿个孢子,磷多孔菌大约产生36亿个孢子,而扁平层孔菌可产生300亿个孢子。直径达0.5米的大马勃所产生的孢子数量更为惊人。一位从南美洲考察回来的人曾在回忆录中生动地描述了与马勃遭遇的情景:“这一天,我在森林中独自行走,前面有个被枯枝落叶遮没的树坑,没留神,我一脚踩上,摔了个嘴啃泥。当我从坑中拔出脚来,正暗自庆幸没有受伤时,右脚下却发出了‘叭’的一声,一个东西被踩破了。顿时,我的眼前黑烟弥漫,一片漆黑,鼻子受到了黑烟的强烈刺激,感到一阵阵酸溜溜的,大量的眼泪从眼眶中涌出,还连连打着喷嚏……过了好一阵子,身边的黑烟终于散去。这时,我才看到脚下有一个类似南瓜的白色大菌,破裂处还有少量的黑烟袅袅散出。原来,这就是号称‘植物催泪弹’的马勃。”

  马勃散出的黑烟就是它数以亿计的孢子。这些四散纷飞的孢子,飘落到地面上后,就能长出小马勃。由于马勃的“黑烟”对人具有很强的刺激性,南美洲的印第安人曾把它作为一种特殊的武器抵抗敌人。欧洲殖民者就吃过它不少苦头,他们为了掠夺南美洲的橡胶资源,曾派大量军队侵入南美洲。当地的印第安人为了抵抗殖民者,经常把敌人引到马勃丛生的密林中去,自己则隐藏起来,等敌人踏上马勃,被“黑烟”熏得狼狈不堪时,再跳出来反击。最后,真菌获取营养的方式为异养类型,即它们自身不能制造食物,而是依靠分解利用现成的有机物(腐生)或从活的动物、植物及人体来获取营养(寄生),还有部分种类与其他生物共生。所谓腐生,就是靠分解死亡的动植物残骸及各种有机物获取营养的方式。这些真菌生活在土壤、枯枝落叶、草堆、水果及各种食物上,它们对于一些小分子的糖类或氨基酸可以直接吸收利用,而对于一些大分子的有机物,如纤维素、木质素、脂肪、淀粉、蛋白质等,真菌是靠分泌大量的胞外酶,把它们分解成小分子物质,使之成为溶液状态,然后再以高的渗透压将营养物质吸收到体内。寄生,则是指真菌寄生在活的动物、植物及人体上,直接吸收寄主的营养物质。此外,还有一些真菌与其他生物(植物、藻类及动物)共生,它们相互依靠,一方面为共生的生物提供好处,另一方面也从与其共生的生物那里获取营养。

  上述特征都表明,真菌和植物及动物的差异很大,它们既不是植物,又不是动物,而是一类独立的生物类群。

  真菌不是细菌

  那么,真菌和细菌是不是同一类生物呢?客观来说,真菌和细菌既有类似的地方,又有很大不同。

  二者的共同之处主要表现在它们都有细胞壁,营养方式都是异养,即腐生或寄生。

  但真菌和细菌的差异也是很大的,如细菌的细胞壁成分主要是肽聚糖,真菌则大多为几丁质;真菌的营养方式全部为异养(腐生或寄生),大多数细菌和真菌一样营腐生生活或寄生生活,腐生细菌依靠分解各种有机物来获取营养,寄生细菌则直接从活的植物、动物或人体等各种寄主吸取营养。

  细菌和真菌的不同之处还在于,有些细菌为自养类型,包括光合自养和化能自养两类。光合自养类型的细菌含有细菌叶绿素,可以进行光合作用,自己制造营养物质,如光合细菌。但它们和植物的光合过程也不完全相同,细菌的光合作用不产生氧气。化能自养细菌是利用氧化无机物时所释放出的能量来制造有机物,如硫细菌将硫化氢氧化成硫,再将硫氧化成硫酸而获取能量。

  真菌和细菌的最大区别在于,细菌的细胞中只具有核物质,没有核膜和核仁,我们称为原核。细胞中也没有线粒体、高尔基体、内质网等细胞器。而真菌的细胞中具有真核,即有核膜和核仁。细胞中具有线粒体、高尔基体、内质网等细胞器。

  此外,细菌和真菌的有机体在结构上也差异甚大,细菌的菌体形态有球形、杆状和螺旋形等几大类,而且都非常小,真菌除很少种类为单细胞类型外,绝大多数都是由菌丝构成的,有机体也比细菌大得多,高等真菌的有机体还有一定程度的组织分化,结构也比较复杂。所以,真菌和细菌不同,真菌中不包括细菌。此外,真菌也不包括放线菌,虽然放线菌的菌体为丝状体;但它们和细菌一样属于原核生物。

  真菌从何而来

  关于真菌的起源还存在诸多谜团。首先,真菌究竟是在哪个地质历史时期出现的,目前还很难确定;其次,对于真菌起源于哪类生物也没有确切的答案。

  研究推测,地球上生命起源的年代大约在距今37亿年前到距今35亿年前,原核生物(蓝藻、细菌类)出现于距今35亿到距今32亿年前,真核生物是由原核生物演化而来的。据推测,真核生物大约是在距今15亿年前到距今14亿年前产生的。真菌是真核生物,因此,最原始的真菌在地球上出现的时间不可能早于这个时期。

  至于真菌起源于哪类生物,一般推测可能起源于原始的鞭毛生物。这些原始的鞭毛生物为单细胞生物,它们具有鞭毛,其中有的种类含有叶绿素,为光合自养类型,也有的鞭毛生物无叶绿素,营养方式为异养。后来,含叶绿素的鞭毛生物演化为藻类植物,不含叶绿素的鞭毛生物则演化成真菌。做出这种推测的根据是原始低等的真菌是具有鞭毛的单细胞类型。也有人认为,有些真菌也可能是由某些藻类丧失叶绿素后发展而来的。以后,真菌再经过长期的从低等到高等,从水生到陆生的演化过程,发展到现在人们所见到的各种真菌类群,担子菌类的真菌为进化水平最高的类群。

  真菌的分布极为广泛,各种水体和陆地上无处不有,无处不在,即使在大气中,也有它们的孢子和菌丝。它们的种类也非常多,据估计大约有100万~150万种以上,但现在全世界仅有7万种左右被描述出来,还有大量真菌物种有待人们去发现和鉴别。真菌与人类的关系极为密切,其中包括有益和有害两个方面,具体的情况,我们将在以后的文章中再行介绍。

  【责任编辑】赵 菲

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