當(dāng)說起真菌時(shí)，你會(huì)想到什么？是一堆胖乎乎的棕色蘑菇，還是一些個(gè)頭大大的、戴著紅色帽子的蘑菇……當(dāng)腦海中出現(xiàn)這樣的畫面時(shí)，你想到的其實(shí)是真菌的生殖器——通常美味、外形獨(dú)特的部分。

　　真菌是一種迷人的生物，它們既不是植物也不是動(dòng)物，擁有自己獨(dú)特的生物王國。據(jù)估計(jì)，這個(gè)王國大約由200萬到600萬種物種組成。盡管看起來它們與我們很不一樣，但有一點(diǎn)是一樣的，那就是真菌也需要在它們生活的環(huán)境中尋找食物和解決問題。

　　真菌的主體實(shí)際上是菌絲體，它是巨大的相互交織的網(wǎng)絡(luò)，由非常細(xì)的菌絲組成。菌絲有點(diǎn)像植物的根，它們隨著真菌的生長移動(dòng)，并為了尋找營養(yǎng)物質(zhì)，積極地探索周圍的環(huán)境。菌絲非常細(xì)，具體來說，人的頭發(fā)的粗細(xì)大約為50微米，而真菌菌絲的粗細(xì)通常只有2~3微米。

　　真菌對(duì)自然界中的營養(yǎng)循環(huán)來說是至關(guān)重要的，它們會(huì)分解和回收利用環(huán)境中的那些已經(jīng)死的生物量，為約90%的陸地植物的根提供了水分和營養(yǎng)；它們同時(shí)也可能帶來煩惱，比如在人類、動(dòng)物和植物中引發(fā)疾病，對(duì)大量的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品造成破壞。

　　然而，由于真菌通常生長在土壤、木材，或其他動(dòng)植物組織中，這些環(huán)境都是我們無法看到的地方，因此一直以來科學(xué)家對(duì)菌絲在自然環(huán)境中的行為知之甚少，他們不知道真菌是否有能力感覺到附近有食物，也無從知道它們是否會(huì)使用什么策略來尋找食物。

　　最近，在一項(xiàng)新研究中，生物學(xué)家通過制造和設(shè)計(jì)出一些微型的“土壤芯片”，對(duì)菌絲的生長、覓食行為以及菌絲探索空間的方式進(jìn)行了調(diào)查。在實(shí)驗(yàn)中，他們觀察了7種不同的真菌菌絲進(jìn)行了研究，觀察到了它們是如何在空間中生長的。

　　這次，研究人員制造了一種透明的由微型通道構(gòu)成的微流控芯片系統(tǒng)，芯片上所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)能模擬真菌在土壤中生長時(shí)所面臨的情況，比如一些菌絲在生長時(shí)需通過的狹窄通道、急轉(zhuǎn)彎，以及迷宮一般的障礙。

　　研究人員在芯片中設(shè)計(jì)了這樣幾種障礙，一些寬度介于4~20微米寬的通道對(duì)應(yīng)于真菌菌絲在土壤中通過的狹窄通道；一些突然的開口設(shè)計(jì)是在模擬土壤中存在的一些較大的孔隙；一些拐角設(shè)計(jì)是為了檢查菌絲“掉轉(zhuǎn)頭”向自身生長的“意愿”。除了單個(gè)檢查，研究人員還將這些不同的挑戰(zhàn)放在一起，試圖檢查菌絲是否能完成一長串的混合障礙挑戰(zhàn)。

　　在芯片制備完成后，研究人員要做的就是等待真菌在芯片中生長。這是一個(gè)令人興奮的過程，在顯微鏡下，他們觀察到這些真菌日復(fù)一日地穿過芯片，越過他們?cè)O(shè)置的障礙。

　　在植物生態(tài)學(xué)中，克隆植物的根要么長得長而疏（游擊生長型），要么短而密（密集生長型）。然而研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)，這種二分法對(duì)真菌并不適用，對(duì)真菌來說，還需要更多的分類。

　　研究人員根據(jù)真菌的不同的生長策略，給這些真菌根取了不同的昵稱，比如“馬拉松運(yùn)動(dòng)員”形容的是那些有著密集生長，但卻很長很直，不需要對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行探索的菌絲的物種；“蛇”是那些生長緩慢，但能持續(xù)數(shù)月地蜿蜒繞過復(fù)雜的彎道拐角的物種；還有那些會(huì)大量產(chǎn)生分支，占據(jù)著幾乎所有的自由空間，能以不可思議的力量突破了芯片的堅(jiān)固部分的“僵尸”。

　　研究人員認(rèn)為，這些不同的策略可能是進(jìn)化導(dǎo)致的結(jié)果。比如密集生長策略使真菌可以分解需要大量濃縮酶才能獲取的復(fù)雜食物，而向深遠(yuǎn)處探索的策略則有助于真菌更快地找到散落在遠(yuǎn)處的存在時(shí)間較短暫的食物。

　　他們還發(fā)現(xiàn)，某些情況下真菌很難生存，比如反復(fù)的急轉(zhuǎn)彎會(huì)導(dǎo)致一些菌絲被困在角落里，還有一些會(huì)在繞著圓形障礙物后失去方向。

　　研究人員對(duì)那些阻礙了真菌生長的障礙特別感興趣。這是因?yàn)橥寥朗堑厍蛏献畲蟮年懙靥紟?，土壤中的碳循環(huán)發(fā)生微小變化，都可能會(huì)導(dǎo)致大氣中的CO?水平出現(xiàn)巨大差異。了解土壤結(jié)構(gòu)如何影響真菌生長，可能會(huì)讓我們了解如何優(yōu)化土壤以固碳——幫助我們?cè)诘叵聝?chǔ)存更多CO?。
　　研究人員希望這種土壤芯片可以繼續(xù)被用來監(jiān)視真菌的秘密生活。他們的研究只觀察了七種不同的能分解垃圾的真菌，所以還有足夠的空間來作出新的發(fā)現(xiàn)。他們希望通過揭示地下真菌在覓食和生長時(shí)的行為，了解它們對(duì)地面的生態(tài)系統(tǒng)會(huì)造成什么影響，從而有可能從中獲取能幫助我們應(yīng)對(duì)氣候變化的信息。

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