研究人員從普渡大學(xué)(Purdue University)和英國皇家植物園(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化歷史,這正是科學(xué)家們在過去的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來分析39個基因組的數(shù)據(jù),這39個基因組代表了大部分常見的傘菌目(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。高通量測序技術(shù)幫助科學(xué)家確定了七個新亞目和傘菌目的主干,為驗證蘑菇的進化假說提供了框架。
真菌學(xué)副教授Catherine Aime說: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)在終于這個謎團終于被解開,這著實是一件讓人興奮的事。
真菌對于生態(tài)系統(tǒng)、植物和動物的健康必不可少。它們可以使倒木等有機物腐壞,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傳輸水分和其他營養(yǎng),并且牛等反芻動物的腸道真菌在消化過程中起到了至關(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,然而我們卻對真菌所知甚少。Aime說,許多真菌物種都有著神秘莫測的生活史,因此給研究帶來了不小的困難。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的。有些真菌生命周期復(fù)雜,與其他多細(xì)胞有機體無法類比。還有一些真菌極為罕見,關(guān)于它們的記錄很少,有些用常規(guī)方法根本檢測不到。
Aime說,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,也將耗費數(shù)十年光景。
以前,由于基因組測序技術(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。隨著科技的進步,Aime和她的同事們得以使用從普渡大學(xué)和英國皇家植物園采集而來的真菌標(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,說明了蘑菇之間的基本關(guān)系以及某些蘑菇是在何時進化產(chǎn)生的。Aime說,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,它們從其他有機體中獲得所需營養(yǎng)。
Aime 說:我們產(chǎn)生了這樣的觀點,那就是生物體隨著進化會變得更自私,它們在演變成病原體的過程中學(xué)會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,隨著時間的推移,一些物種會共同進化,最后變得更加能夠互惠共生。
Aime還說,這項研究還強調(diào)了真菌標(biāo)本作為基因時代的科研資源的重要性。
她還說道:我們可能正處在一個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)觀點的依據(jù),對于一些瀕?;蚩赡芤呀?jīng)滅絕的物種來說,它們更像是我們唯一的資源庫。我們收集和保存盡可能多的物種是格外重要的。未來的技術(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)在無法想象的。我們必須在物種消失前將它們保存起來。