孢子: 从“破案”到记录“古环境”
孢子是地球上最古老的,最能抗,最会跑的生命形式之一,小到看不见,大到影响全球。
活下来,才是硬道理
孢子最牛的就是在极端环境下生存的能力,细菌搞出来的内生孢子、芽孢杆菌、梭菌,能承受120度的高温,也能忍受接近绝对零度的低温。紫外线、伽马射线也不怕。
孢子壁里有个叫做吡啶二甲酸的东西,跟钙离子一碰面就变成一个保护层,这层“盔甲”占了孢子干重的十分之一,它不仅保护着里面藏着的遗传物质,还让孢子能够安心地“睡觉”,等环境好些的时候再“醒来”。
某些细菌孢子在太空中真能活好几千年,荷兰一帮科学家就找到证据,证明在接近太空的极低温度和真空条件下,细菌孢子竟然能撑两千年,这样一来,“生命是从外太空来的”这种说法,就有点靠谱的意思了。
普通细胞得一直耗费能量活着,孢子直接钻进深度休眠,新陈代谢几乎停掉,就是为了让能量省着点儿用,熬过没吃没喝、环境又恶劣的日子,等到好时候再出来,真菌的孢子也是厉害,有的壳儿厚,有的长得奇形怪状,都是为了更好地活下去,传出去。蕨类和苔藓的孢子看起来很简单,也能在干燥环境下活好多年。
传宗接代
开花植物统治地球前,是孢子植物的时代,蕨类、苔藓“世代交替”,把有性繁殖和无性繁殖玩得溜溜的,孢子,就是不同世代之间的纽带。
蕨类植物撒孢子的方法是自然界的一项工程奇迹,它们的孢子囊群就像是一些弹弓,在弹弓的作用之下能够准确无误地弹出数以万计的孢子,然后借助风力飞向更远的地方。
苔藓虽然个头小,但是它的能力却不小,“牙齿”叫作蒴齿,能随湿度自己开闭,在最佳的时机放孢子,成功几率也变大了。
真菌是生态系统的“分解大师”,传宗接代主要是靠孢子,像蘑菇这样的大型真菌,短短几分钟就能释放出几十亿个孢子,形成“孢子云”,飘得远远的,落在哪里就能长在哪里,霉菌靠无性繁殖,快速复制粘贴,短时间内就能占领一片土地。
孢子这种繁殖方式,对于维持生物多样性也挺重要的,和种子植物相比,孢子植物造孢子花的能量少得可怜,就是靠“多”,在资源特别紧张的地方也能活得很好。
孢子跟我们的关系
我们住的地方,到处都是孢子,屋里屋外,空气里的真菌孢子,随着季节、天气、地方的变化而变化,通常情况下,室外空气里的孢子比室内多,植被多、湿度大的地方更是如此。
常见的空气传播孢子有曲霉、青霉、枝孢霉等,它们个头二到十微米,正好能钻进人呼吸道,屋里的孢子,大多从外面飘进来或者由室内植物、潮湿角落长的霉菌放出来。
真菌孢子对人的影响,人与人不一样。身体好点的,碰上孢子没事,不过有过敏体质的人就麻烦了,有些真菌孢子是重要的过敏原,能引起哮喘、过敏性鼻炎。曲霉孢子是过敏性支气管肺曲霉病的重要原因,主要坑免疫力差的人。烟曲霉这种厉害的,孢子在肺里发芽长菌丝,要命。黄曲霉这种能产毒的,它们的孢子不仅治病,还产剧毒的黄曲霉毒素,这玩意儿是公认的致癌物,主要污染花生、玉米。
当然不是所有孢子都是坏蛋,酵母菌的孢子是做面包、酿酒的基础。曲霉里有些种类是用来做酱油、豆豉的。青霉菌的发现,直接开启了抗生素时代,拯救了多少人的命。那些搞分解的腐生真菌,也是靠孢子传播,默默维持着生态平衡。
现在科学发达了,我们知道了怎么防止孢子带来的危险,控制室内的湿度,多开窗通风,经常打扫卫生,可以降低有害霉菌孢子的数量,食品安全上,控制食物的保存条件,检测霉菌毒素,也能让我们吃得更放心,发霉的食物,就算把坏的部分切掉,里面也可能有菌丝和毒素,所以最好还是不要吃了。
孢子,也能为我们所用
法医那里,孢子能当“指纹”,证物上的花粉、孢子,可以知道嫌疑人去过哪,每个地方的植物不一样,孢粉组合也不同,特征很明显,最先奥地利一个孢粉学家用这个办法破了案。
农业上,苏云金芽孢杆菌,它的孢子既结实又带毒,专门对付某些害虫,和化学农药比起来,它更环保,更有选择性,害虫也不容易产生抗药性,这生意做得很大,还有固氮菌、解磷菌的孢子,可以改良土壤,当作生物肥料。
细菌内生孢子稳定又可控,萌发起来很可靠,科学家正打算拿它当口服疫苗的“运输车”,在孢子表面“贴”上药,做到精准治疗。
环境治理也能派上用场,有些微生物的孢子能在污染的环境里发芽,把污染物“吃”掉或者转化掉,这属于生物修复技术,既省钱又环保。
记录古环境
孢子和花粉的外壁很结实,能在地底下存上几百万年,成了重现古环境的大线索,看不同地质年代的孢粉化石就知道古时候的植被,气候是什么样子的,考古学家也用这个办法,知道古人是怎么生活的,怎么利用环境的。
现在的孢粉监测网,可以帮我们追寻植被变化,评判生态系统的健康状况,还能预估以后的环境走向,许多国家都会做花粉预报,给那些过敏的人提个醒,这都得益于对孢粉流传规律的探究。
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