研究人員從普渡大學(xué)(Purdue University)和英國(guó)皇家植物園(the Royal Botanic Gardens)搜集真菌,然后從中提取遺傳物質(zhì),幫助了一組研究人員繪制出了蘑菇的生命之樹圖譜,這幅圖譜展現(xiàn)了幾種重要的蘑菇種類之間的關(guān)系,拼湊出了它們完整的進(jìn)化歷史,這正是科學(xué)家們?cè)谶^(guò)去的200多年里一直奮力研究的難題。
研究小組使用了冷凍、加熱干燥、冷凍干燥的方法處理了標(biāo)本,然后從中提取DNA來(lái)分析39個(gè)基因組的數(shù)據(jù),這39個(gè)基因組代表了大部分常見(jiàn)的傘菌目(ah-gehr-ah-KAY-leez),它們囊括了我們最熟悉的一些蘑菇綱目,其中包括可培植食用蘑菇、致幻蘑菇和致命蘑菇。高通量測(cè)序技術(shù)幫助科學(xué)家確定了七個(gè)新亞目和傘菌目的主干,為驗(yàn)證蘑菇的進(jìn)化假說(shuō)提供了框架。
真菌學(xué)副教授Catherine Aime說(shuō):真菌學(xué)真的是生物學(xué)中最新的研究領(lǐng)域之一,我們知道真菌的種類是植物的6到20倍以上,但我們對(duì)真菌的了解卻很少。從林奈(Carl von Linn,18世紀(jì)瑞典著名博物學(xué)家)開(kāi)始人們就一直試圖弄清楚各種蘑菇之間的關(guān)系?,F(xiàn)在終于這個(gè)謎團(tuán)終于被解開(kāi),這著實(shí)是一件讓人興奮的事。
真菌對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)、植物和動(dòng)物的健康必不可少。它們可以使倒木等有機(jī)物腐壞,分解物質(zhì)并釋放養(yǎng)分供給其他生物體。大多數(shù)陸生植物依靠有益真菌來(lái)傳輸水分和其他營(yíng)養(yǎng),并且牛等反芻動(dòng)物的腸道真菌在消化過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用。大多數(shù)人體中也寄存著真菌,這有助于維護(hù)我們的自然植物群的平衡。
盡管真菌如此重要且種類豐富,然而我們卻對(duì)真菌所知甚少。Aime說(shuō),許多真菌物種都有著神秘莫測(cè)的生活史,因此給研究帶來(lái)了不小的困難。絕大多數(shù)真菌都很微小,只有少數(shù)綱目的蘑菇是肉眼可見(jiàn)的。有些真菌生命周期復(fù)雜,與其他多細(xì)胞有機(jī)體無(wú)法類比。還有一些真菌極為罕見(jiàn),關(guān)于它們的記錄很少,有些用常規(guī)方法根本檢測(cè)不到。
Aime說(shuō),真菌的神秘正是現(xiàn)在保存的真菌標(biāo)本(fungaria)如此寶貴的原因之一。這些標(biāo)本為已知真菌的多樣性提供了全景圖,常常是稀有物種唯一可研究的領(lǐng)域。
她還說(shuō)道:要想到大自然中重新搜集其中的很多標(biāo)本,即便不花上有生之年,也將耗費(fèi)數(shù)十年光景。
以前,由于基因組測(cè)序技術(shù)非常復(fù)雜,以及從年久、干燥的標(biāo)本中獲取DNA的質(zhì)量較差,因此真菌標(biāo)本在基因研究中發(fā)揮的作用有限。這一狀況在最近幾年才得以改善。隨著科技的進(jìn)步,Aime和她的同事們得以使用從普渡大學(xué)和英國(guó)皇家植物園采集而來(lái)的真菌標(biāo)本中提取出的短DNA序列,組成完整的基因組,并且找到了充當(dāng)鏈接相近蘑菇種類的標(biāo)記基因,最終完成了生命之樹圖譜。
這一圖譜提供了迄今最清晰、最詳細(xì)的闡述,說(shuō)明了蘑菇之間的基本關(guān)系以及某些蘑菇是在何時(shí)進(jìn)化產(chǎn)生的。Aime說(shuō),根據(jù)生命之樹的描繪,最早的傘菌目是分解物或活體寄生物,其類別包括病原體,它們從其他有機(jī)體中獲得所需營(yíng)養(yǎng)。
Aime 說(shuō):我們產(chǎn)生了這樣的觀點(diǎn),那就是生物體隨著進(jìn)化會(huì)變得更自私,它們?cè)谘葑兂刹≡w的過(guò)程中學(xué)會(huì)了如何利用生存系統(tǒng)。但這種自私癥狀可能僅僅出現(xiàn)在早期,隨著時(shí)間的推移,一些物種會(huì)共同進(jìn)化,最后變得更加能夠互惠共生。
Aime還說(shuō),這項(xiàng)研究還強(qiáng)調(diào)了真菌標(biāo)本作為基因時(shí)代的科研資源的重要性。
她還說(shuō)道:我們可能正處在一個(gè)重要的收藏品革命的前夜,人們認(rèn)為真菌標(biāo)本類似于郵票藏品,但實(shí)際并不是這樣的。這些標(biāo)本是我們得出所有生物學(xué)觀點(diǎn)的依據(jù),對(duì)于一些瀕?;蚩赡芤呀?jīng)滅絕的物種來(lái)說(shuō),它們更像是我們唯一的資源庫(kù)。我們收集和保存盡可能多的物種是格外重要的。未來(lái)的技術(shù)可能讓我們有辦法使用這些保存的標(biāo)本,其方式是我們現(xiàn)在無(wú)法想象的。我們必須在物種消失前將它們保存起來(lái)。