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比傳說對決更精彩!線蟲與真菌的生死之戰

研之有物│中央研究院_96
・2018/12/11 ・3216字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 544 ・八年級

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  • 執行編輯|林婷嫻  美術編輯|張語辰

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位

自然界沒有一個物種是邊緣人,都是複雜生態系的一份子。其中,獵食者和獵物是生態系很常見的關係。以地球上數目最多的動物「線蟲」為例,若我們能了解它的天敵「線蟲捕捉菌」(真菌)是如何抓線蟲,就有機會找出生物防治方法,對抗危害人類或農作物的寄生性線蟲。

「蟲」──有些人看到這個字就嚇得腳軟,但對於薛雁冰而言,顯微鏡下的蟲,尤其是小小的線蟲,是會扭來扭去的小可愛。「它們雖然很小、肉眼看不清楚,但在顯微鏡下,它們有很多秘密要跟我們說。」

中研院分子生物研究所的薛雁冰助研究員,手上拿著線蟲娃娃,身旁一盒盒培養皿住著線蟲捕捉菌(真菌)。 攝影│張語辰

最小尺度攻防戰,隱含生物防治秘辛

小小的線蟲和線蟲捕捉菌,在顯微鏡下訴說的「秘密」,不是哪位明星談戀愛的八卦,而是獵物和獵食者彼此如何攻防。為了存活下去,沒有一方能在這場對決中耍賴不玩。因此,獵食者要抓準時機覺醒獵魂,而獵物要想辦法避開被捕食的處境。

這種史詩般的狩獵對決,激起薛雁冰的好奇心,雖然沒辦法將野外的獵豹和羚羊抓回實驗室研究,但是生長快速的線蟲和線蟲捕捉菌,可以回答薛雁冰好奇的問題。

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就像硬幣的兩側。我們一方面研究會吃線蟲的真菌如何捕捉線蟲,另一面也研究線蟲對於這些真菌的反應。

這除了是很有趣的生命現象,這類研究未來也有機會發展生物防治。因為大自然中有很多動植物的寄生性線蟲,有些會造成農作物生病、產量減少,有些會危害人或動物的健康。但若想對抗這些寄生性線蟲,第一步要先了解:它們的天敵是透過什麼樣的互動來抓住線蟲。

薛雁冰實驗室選擇的 C.elegans 線蟲,雖然不是寄生性線蟲,卻是一種從 1970 年代迄今被廣泛研究的模式生物,在顯微鏡下扭來扭去,為科學家解開生命之謎。許多諾貝爾獎的重大發現,都要歸功於 C.elegans 線蟲犧牲小我。

除了 C.elegans 線蟲,薛雁冰的實驗室也住著它的獵食者──大自然常見的真菌 A.oligospora 和杏鮑菇(沒錯,就是我們吃的杏鮑菇),這兩者在某些「飢餓」條件下都會捕食線蟲。

獵魂覺醒!真菌這樣抓線蟲

會吃線蟲的真菌,例如 A.oligospora 和杏鮑菇,不是天生的戰鬥民族,而是它們在缺氮的環境中餓到了,需要捕食線蟲以攝取養分。兩者殺害線蟲的手段不一樣,可以簡單想像成:前者 A.oligospora 擅長設下「陷阱」,而杏鮑菇擅長「下毒」。

當環境中的氮養分不足,真菌 A.oligospora 一旦偵測到環境中存在線蟲,就會形成黏黏的菌絲陷阱,像蜘蛛網等待線蟲納命來。而杏鮑菇不管環境中有沒有線蟲,只要餓了就會分泌毒素,若有線蟲誤入毒素的範圍,就會被痲痹。

請各位讀者看看命案現場,請放心沒有血腥畫面。下方影片中,一旦 C.elegans 線蟲被真菌 A.oligospora 的菌絲陷阱黏住後,就會漸漸氣絕身亡,然後被慢慢消化掉。

這命案過程中間、以及案發前後發生了什麼事?薛雁冰團隊透過遺傳學基因體學神經科學分子生物實驗,像刑事鑑識中心般,剖析出線蟲捕捉菌 A.oligospora 的五個犯案步驟:

吸引獵物 → 發現獵物 → 設下陷阱 → 抓住獵物 → 飽餐一頓!

事情要從 C.elegans 線蟲的蟲生故事說起,它從蟲卵長為成蟲大約只需兩日,終其一生只有兩個使命:成長、交配。從這個角度來看真好命。

因為線蟲捕捉菌無法移動,需要想辦法「吸引」獵物上門。薛雁冰團隊發現,真菌 A.oligospora 看準線蟲隨時隨地都在尋找「交配對象」和「食物」,於是分泌出和線蟲性賀爾蒙相似的化合物、以及像線蟲食物的化合物,藉此吸引獵物。

真菌 A.oligospora 分泌多種化合物,味道很像 C.elegans 線蟲的食物和性荷爾蒙。線蟲透過嗅覺神經「聞」到,因此受到吸引並靠近。 資料來源│Hsueh YP, Gronquist M, Schwarz EM, Nath R, Lee CH, Gharib S, Schroeder FC, Sternberg PW (2017) The nematophagous fungus Arthrobotrys oligospora mimics olfactory cues of sex and food to lure its nematode prey. eLife 6:e20023 圖片重製│林婷嫻、張語辰

線蟲捕捉菌 A.oligospora 如何知道獵物來了呢?請試著回想:當你肚子餓了,如何發現附近有食物?可能是鼻子聞到「前面那個好香喔」。線蟲捕捉菌 A.oligospora 也類似如此,當它偵測到線蟲身上特殊的「誘惑」,就知道要趕快設下陷阱、捕捉獵物。

C.elegans 線蟲並沒有夢幻誘惑的體香,而是會分泌稱作 Ascarosides (暫無中文譯名)的醣分子,這種醣分子的結構約有一百多種,例如下圖舉例:

C.elegans 線蟲分泌的不同 Ascarosides 醣分子。中間紅色的六環結構基本相同,尾端鏈結的碳鏈長度和分子有些微差異。 資料來源│Jeong PY et al. Nature. 2005; Butcher RA et al. Nat Chem Biol. 2007; Srinivasan J et al. Nature. 2008; Srinivasan J et al. PLoS Bio 2012; Choe A et al. Curr Biol 2012

不同結構的 Ascarosides 醣分子,有些用於調控線蟲自身發育,有些作為尋找交配對象的語言。

身為獵食者的真菌 A.oligospora ,可謂是既聰明又有心機,知道這些 Ascarosides 醣分子是線蟲的必要分泌物,那麼獵食者只要學會辨識這些醣分子,就能偵測身邊有沒有好吃的線蟲靠近,並且趕快長出黏黏的菌絲陷阱,將線蟲黏住,最終化為肚中物。

即使環境中氮養分不足,線蟲捕捉菌 A.oligospora 還是只有一般菌絲(左圖) 。但若偵測到身邊有好吃的線蟲,就會趕快長出黏著的陷阱(右圖)。 資料來源│Vidal-Diez de Ulzurrun G, Hsueh YP (2018) Predator-prey interactions of nematode-trapping fungi and nematodes: both sides of the coin. Appl Microbiol Biotechnol, 102: 3939. 圖片重製│林婷嫻、張語辰

「在這互動中,線蟲的哪些 Ascarosides 醣分子,會引誘線蟲捕捉菌長出陷阱?這些真菌偵測線蟲的靈敏度會不會有變化?又是哪些基因變異,產生這些改變?」薛雁冰說明,團隊除了觀察短時間內獵物和獵食者的攻防戰,也透過實驗操作來觀察兩者長時間的演化軍備競賽 (Evolutionary arms race)。

演化軍備競賽,就像歷經數十年至數百年的武裝升級過程。獵物經由基因和性狀的變異,提升自己的防禦值,成功存活下來的獵物,便可以將這組基因遺傳給子代;同時,獵食者也會發生基因和性狀的變異,提升自己的攻擊力,才能更容易抓到獵物。

「演化軍備競賽」可以想像成是獵物和獵食者,在你來我往的攻防戰中,各自改變基因和性狀,提升自己存活下來的機會。只是,「回合」是以「世世代代」來計算。 截圖取自│薛雁冰實驗室影片 圖說設計│林婷嫻、張語辰

當線蟲和線蟲捕捉菌打得火熱,牠們可能沒想到,旁邊正有一群好奇的研究團隊,一邊透過顯微鏡觀察戰況,一邊透過實驗解析雙方的戰鬥防禦力。為了將來的寄生性線蟲生物防治發展,讓我們對於這些在實驗室犧牲小我的線蟲們,致上最高的敬意。

延伸閱讀

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研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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找回擁有食物的主導權?從零開始「菇類採集」!——《真菌大未來》
積木文化
・2024/02/25 ・4266字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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菇類採集

在新冠肺炎(COVID-19)大流行後,馬斯洛「需求層次理論」裡的食品與安全在眾目睽睽下被抽離出來,變成後疫情時代最重要的兩個元素。對食物的焦慮點燃人們大腦中所有生存意志,於是大家開始恐慌性地購買,讓原本就已經脆弱、易受攻擊的現代糧食系統更岌岌可危。

值得慶幸的是,我們的祖先以前就經歷過這一切,留下來的經驗值得借鏡。菇類採集的興趣在艱難時期達到顛峰,這反映了人類本能上對未來產生的恐懼。1 無論是否有意,我們意識到需要找回擁有食物的主導權,循著古老能力的引導來找尋、準備我們自己的食物,如此才能應付食物短缺所產生的焦慮。

在新冠肺炎大流行後,馬斯洛「需求層次理論」裡的食品與安全在眾目睽睽下被抽離出來,變成後疫情時代最重要的兩個元素。圖/pexels

我們看見越來越多人以城市採集者的身分對野生菇類有了新的品味,進而找到安全感並與大自然建立起連結。這並不是說菇類採集將成為主要的生存方式,而是找回重新獲得自給自足能力的安全感。此外,菇類採集的快感就足以讓任何人不斷回歸嘗試。

在這個數位時代,菇類採集是讓我們能與自然重新連結的獨特活動。我們早已遺忘,身體和本能,就是遺傳自世世代代與自然和諧相處的菇類採集者。走出現代牢籠、進入大自然從而獲得的心理和心靈滋養不容小不容小覷。森林和其他自然空間提醒著我們,這裡還存在另一個宇宙,且和那些由金錢、商業、政治與媒體統治的宇宙同樣重要(或更重要)。

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在這個數位時代,菇類採集是讓我們能與自然重新連結的獨特活動。圖/unsplash

只有願意撥開遮蓋的落葉並專注尋找,才能體認到菇類的多樣性和廣泛分布。一趟森林之旅能讓人與廣大的生態系統重新建立連結,另一方面也提醒我們,自己永遠屬於生命之網的一部分,從未被排除在外。

腐爛的樹幹不再讓人看了難受,而是一個充滿機遇的地方:多孔菌(Bracket Fungi)──這個外觀看起來像貨架的木材分解者,就在腐爛的樹幹上茁壯成長,規模雖小卻很常見。此外,枯葉中、倒下的樹上、草地裡或牛糞上,也都是菇類生長的地方。

菇類採集是一種社會的「反學習」(遺忘先前所學)。你不是被動地吸收資訊,而是主動且專注地在森林的每個角落尋找真菌。不過度採集、只拿自身所需,把剩下的留給別人。你不再感覺遲鈍,而是磨練出注意的技巧,只注意菇類、泥土的香氣,以及醒目的形狀、質地和顏色。

只有願意撥開遮蓋的落葉並專注尋找,才能體認到菇類的多樣性和廣泛分布。圖/unsplash

菇類採集喚醒身體的感官感受,讓心靈與身體重新建立連結。這是一種可以從中瞭解自然世界的感人冥想,每次的發現都振奮人心,運氣好的話還可以帶一些免費、美味又營養的食物回家。祝您採集愉快。

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計畫

菇類採集就像在生活中摸索一樣,很難照既定計畫執行,而且以前的經歷完全派不上用場。最好的方法就是放棄「非採集到什麼不可」的念頭,持開放心態走出戶外執行這項工作。菇類採集不僅是享受找到菇的滿足感,更重要的是體驗走過鬆脆的樹葉、聞著森林潮濕的有機氣味,並與手持手杖和柳條筐的友善採菇人相遇的過程。

菇類採集很難照既定計畫執行,最好的方法就是放棄「非採集到什麼不可」的念頭。採集過程幾乎就像玩捉迷藏,只不過你根本不確定自己在找什麼,甚至根本不知道要找的東西是否存在。圖/unsplash

你很快就會明白為什麼真菌會有「神秘的生物界」的稱號。真菌無所不在但又難以捉摸,採集過程幾乎就像玩捉迷藏,只不過你根本不確定自己在找什麼,甚至根本不知道要找的東西是否存在。但還是要有信心,只要循著樹木走、翻動一下原木、看看有落葉的地方,這個過程就會為你指路。一點點的計畫,將大大增加你獲得健康收益的機會。所以,讓我們開始吧。

去哪裡找?

林地和草原,是你將開始探索的兩個主要所在。林地底層提供真菌所需的有機物質,也為樹木提供菌根關係。橡樹、松樹、山毛櫸和白樺樹都是長期的菌根夥伴,所以循著樹種,就離找到目標菇類更近了。

林地底層提供真菌所需的有機物質,也為樹木提供菌根關係。圖/pexels

草原上也會有大量菇類,但由於這裡的樹木多樣性和環境條件不足,所以菇類種類會比林地少許多。如果這些地點選項對你來說都太遠了,那麼可以試著在自家花園或在地公園綠地當中尋找看看。這些也都是尋菇的好地方。

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澳洲新南威爾斯州奧伯倫

澳洲可以說是真菌天堂。與其他大陸隔絕的歷史、不斷變化的氣候以及營養豐富的森林,讓澳洲真菌擁有廣大的多樣性。澳洲新南威爾斯州(New South Wales)的奧伯倫(Oberon)就有一座超過四萬公頃的松樹林,是採集菇類的最佳地點之一。

在那裡,有廣受歡迎的可食用菌松乳菇(又稱紅松菌),據說這種真菌的菌絲體附著在一棵歐洲進口樹的根部,而意外被引進澳洲。 1821 年,英國真菌學家塞繆爾・弗里德里克・格雷(Samuel Frederick Gray)將這種胡蘿蔔色的菇命名為美味乳菇(Lactarius deliciosus),這的確名符其實,因為「Deliciosus」在拉丁語中意為「美味」。如果想要在奧伯倫找到這些菇類,秋天時就要開始計劃,在隔年二月下旬至五月的產季到訪。

位於澳洲新南威爾斯州的奧伯倫就有一座超過四萬公頃的松樹林,是採集菇類的絕佳地點。圖/unsplash

英國漢普郡新森林國家公園

在英國,漢普郡的新森林國家公園(Hampshire’s New Forest)距離倫敦有九十分鐘的火車車程。它由林地和草原組成,當中有種類繁多的植物群、動物群和真菌可供遊客觀賞,甚至還有野生馬匹在園區裡四處遊蕩。

這片森林擁有兩千五百多種真菌,其中包括會散發惡臭的臭角菌(Phallus impudicus),它的外觀和結構就如圖鑑中描述般,與男性生殖器相似且不常見。還有喜好生長於橡樹上,外觀像架子一樣層層堆疊的硫色絢孔菌(Laetiporus sulphureus ,又稱林中雞)。該國家公園不允許遊客採收這裡的菇,所以請把時間花在搜尋、鑑別與欣賞真菌上。如果幸運的話,該地區可能會有採集團體可以加入,但能做的也僅限於採集圖像鑑別菇類,而非採集食用。

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在英國,漢普郡的新森林國家公園由林地和草原組成,當中有種類繁多的植物群、動物群和真菌可供遊客觀賞。該國家公園不允許遊客採收這裡的菇,所以請把時間花在搜尋、鑑別與欣賞真菌上。圖/unsplash

美國紐約市中央公園

甚至紐約市的中央公園也有採集菇類的可能性。雖然在 1850 年代公園建造之時並未刻意引進菇類物種,但這個占地八百四十英畝的公園現已登錄了四百多種菇類,足以證明真菌孢子的影響之深遠。

加里・林科夫(Gary Lincoff)是一位自學成才、被稱作「菇類吹笛人」2 的真菌學家,他住在中央公園附近,並以紐約真菌學會的名義會定期舉辦菇類採集活動。林科夫是該學會的早期成員之一,該學會於 1962 年由前衛作曲家約翰・凱吉(John Cage)重新恢復運作。凱吉也是一位自學成才的業餘真菌學家,並靠自己的能力成為專家。

甚至紐約市的中央公園也有採集菇類的可能性。雖然在 1850 年代公園建造之時並未刻意引進菇類物種,但這個占地八百四十英畝的公園現已登錄了四百多種菇類。圖/wikipedia

進行菇類採集時,找瞭解特定物種及其棲息地的在地專家結伴同行,總是有幫助的。如果你需要一個採集嚮導,求助於所在地的真菌學會會是一個正確方向。

何時去找?

在適當的環境條件下(例如溫度、光照、濕度和二氧化碳濃度),菌絲體全年皆可生長。某些物種對環境條件較敏感,但平均理想溫度介於 15~24 ℃ 之間,通常是正要進入冬季或冬季剛過期間,因此秋季和春季會是為採集菇類作計畫的好季節。

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秋季和春季是為採集菇類作計畫的好季節,但因為菇類受溫度變化模式和降雨量的影響很大,所以每年採菇的旺季時間會略有不同。圖/unsplash

當菌絲體從周圍吸收水分時,會產生一股破裂性的力量,讓細胞充滿水分並開始出菇。這就是菇類通常會出現在雨後和一年中最潮濕月份的原因。牢記這些條件,就可以引導你找到寶藏。但也要記得,因為菇類受溫度變化模式和降雨量的影響很大,所以每年採菇的旺季時間會略有不同。

註解

  1. Sonya Sachdeva, Marla R Emery and Patrick T Hurley, ‘Depiction of wild food foraging practices in the media: Impact of the great recession’, Society & Natural Resources, vol. 31, issue 8, 2018, <doi.org/10.1080/08941920.2 018.1450914>. ↩︎
  2. 譯注:民間傳說人物。吹笛人消除了哈梅林鎮的所有老鼠,但鎮上官員拒絕給予承諾的報酬,於是他就吹奏著美麗的音樂,把所有孩子帶出哈梅林鎮。 ↩︎

——本文摘自《真菌大未來:不斷改變世界樣貌的全能生物,從食品、醫藥、建築、環保到迷幻》,2023 年 12 月,積木文化出版,未經同意請勿轉載。

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素肉怎麼做?讓菌絲體開啟素食新境界!——《真菌大未來》
積木文化
・2024/02/23 ・2964字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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以菌絲體作為食物

意外誕生的美食?

人類應用發酵已有很長一段歷史,也產生許多令人驚訝的結果,其中一個令人愉快的意外之作就是天貝(tempeh)。天貝是 1800 年代初起源於印尼的一種素食主食 1。歷史學家經考究認為,天貝是無意間產生的食物,很可能是在試圖將大豆隔夜保存免受熱影響時被發現的。2

天貝是 1800 年代初起源於印尼的一種素食主食。圖/wikipedia

在保存大豆的過程中,少孢根黴菌(Rhizopus oligosporus)的孢子落到大豆上,引起發酵過程並形成天貝的緻密餅狀物。少孢根黴菌將大豆或其豆類基質結合在一起,形成 100 % 可食用又富含蛋白質、礦物質和維他命的網狀棉質菌絲體。

靠真菌製造的最佳素食漢堡?

諾馬餐廳(Noma)前發酵負責人大衛・齊爾伯(David Zilber)將天貝帶往新的境界。素食運動的推動,讓世界各地的廚師都在嘗試使用肉類替代品來複製漢堡中的牛肉餅。齊爾伯開發出一種由藜麥製成的天貝,作法是將藜麥穀物接種菌絲體,並在露天下發酵以降低水分含量,只留下足以在烹飪時保持多汁的水分,最後在天貝上塗抹一層諾馬餐廳以真菌發酵自製的酵母魚醬和蠶豆醬油,就大功告成了。

這款漢堡被品評專家譽為「最佳素食漢堡」。齊爾伯對此評論:「三種真菌和一種穀物,證明也許只要掌握一點技巧,好的烹飪就可以幫助拯救和養活一個需要療癒的世界」。3

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天貝富含蛋白質、碳水化合物、來自大豆的脂肪以及種人體無法合成的必需氨基酸、纖維、維他命和礦物質,熱量低且不含膽固醇。圖/unsplash

是什麼讓天貝富含營養?又為什麼,它會成為一種神奇的食物?天貝不僅含有飲食中的一些基本成分,也就是蛋白質、碳水化合物和來自大豆的脂肪,其中的菌絲體,更提供類似於菇類的益處:富含全部九種人體無法合成的必需氨基酸、纖維、維他命和礦物質,熱量低且不含膽固醇。天貝的例子讓我們瞭解到,不僅菇類可以吃,菌絲也是可以吃的。最棒的是,一些真菌菌絲體與肉的質地非常相似,成為素食饕客餐盤裡的熱門選擇。

菌絲體革命:植物肉的新面貌

溫斯頓・丘吉爾(Winston Churchill) 1931 年發表的文章〈五十年後〉(Fifty Years Hence)裡,他預測「將發展出新的微生物菌株,並為我們量產化學物」,並總結道「當然,未來也將會使用合成食品」。4 現在看來,丘吉爾的說法完全正確。

1985 年,馬洛食品(Marlow Foods)推出闊恩素肉(quorn),這是一種以真菌菌絲體製成的素食派餅產品系列,品牌名稱為「真菌蛋白」(Mycoprotein)。「真菌蛋白」的商業成功歸功於鑲片鐮孢菌(Fusarium venenatum),其能迅速將澱粉轉化為高含量的蛋白質。

該公司對這種生產工藝的專利已在 2010 年過期,所以其他有興趣的廠商可以進入生產真菌蛋白的領域了。然而,如今闊恩素肉在超市中仍隨處可見,且提供越來越多的無動物肉類和大豆成分所製造的禽肉、牛肉和魚肉。

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如今闊恩素肉在超市中仍隨處可見,且提供越來越多的無動物肉類和大豆成分所製造的禽肉、牛肉和魚肉。圖/pexels

艾本・拜耳(Eben Bayer)和蓋文・金泰爾(Gavin McIntyre)於 2007 年創立生態創新生物技術公司(Ecovative),正利用真菌製造用於包裝、紡織品和肉類替代品的菌絲體材料。他們最新的獨創觀念是「最終食品」(atlast food),也就是控制溫度、氣流、二氧化碳供應和濕度,藉以促使菌絲體的纖維組織長成各種形狀的合成肉。這個複雜過程也是一種發酵形式,使菌絲體在十天內就能形成具有不同質地、強度和纖維的成分,口感類似於動物肉。

菌絲體肉的開發,是希望能減輕畜牧業對地球造成的負擔。「最終食品」的生產設施由垂直農業基礎設施組成,與傳統肉類生產相比,土地需求少了十倍、產生的二氧化碳也降低許多。「最終食品」的第一個產品「菌絲體培根」,其用水量就比傳統豬肉生產少了一百倍。

菌絲體肉的開發,是希望能減輕畜牧業對地球造成的負擔。「最終食品」的第一個產品「菌絲體培根」,其用水量就比傳統豬肉生產少了一百倍。圖/unsplash

生物技術的進步使該工業能找到可行的解決方案,為未來創造永續的食物來源。如果可以使用更少的資源,且對自然造成更少的傷害來人工種植食物,就不必再從大自然中做擷取。當時拜耳對所有等待菌絲體肉的人們說,希望三年內就能實現全球供應。5 菌絲體革命即將到來。

如何自製維他命 D 營養補充品?

只要十五分鐘,幫你補充滿滿維他命 D?

維他命 D 對於保持骨骼、牙齒和肌肉健康來說相當重要。《澳洲醫學雜誌》(The Medical Journal of Australia)建議,如果無法曬太陽,那每天至少要補充 400 IU6 的維他命 D。對於照射陽光不足的人來說,菇類是唯一天然、非動物性的維他命 D 來源。只要將菇類暴露在陽光下就可以產生維他命 D 7,這是在家裡就可以辦到的工作。

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把菇類放在窗臺上讓菌褶朝向陽光,放置 15 分鐘後再烹調,這樣的簡單步驟即可將菇類變成維他命 D 的絕佳來源。圖/pexels

把菇類放在窗臺上讓菌褶朝向陽光,放置 15 分鐘後再烹調,這樣的簡單步驟即可將菇類變成維他命 D 的絕佳來源。僅 84 公克新鮮、暴露於紫外線的洋菇,就含有超過 600 IU 的維他命 D,且與維他命 D 營養補充品一樣容易被身體吸收。8

註解

  1. William Shurtleff and Akiko Aoyagi, History of Tempeh and Tempeh Products (1815– 2020): Bibliography and Sourcebook, Soyinfo Center, Lafayette, 2020, p. 351. ↩︎
  2. Marianna Cerini, ‘Tempeh, Indonesia’s wonder food’, The Economist, 23 January 2020, <economist.com/1843/2020/01/23/ tempehindonesias-wonder-food>. ↩︎
  3. @david_zilber, ‘Biomimicry is a fascinating way⋯’ [Instagram post], David Chaim Jacob Zilber, 26 May 2020,<instagram.com/p/ CAptR8qpN-T> . ↩︎
  4. Winston Churchill and Steven Spurrier, ‘Fifty years hence’, Strand Magazine, issue 82, no. 49, 1931. ↩︎
  5. 摘自作者於 2020 年對艾本・拜耳的訪談。 ↩︎
  6. IU 為國際單位,用於計算或測量維他命 效力和生物有效性的標準化單位之一。 1 IU = 0.025 微克麥角鈣化醇(維他命 D2 )。 ↩︎
  7. Mary Jo Feeney et al., ‘Mushrooms— biologically distinct and nutritionally unique’. ↩︎
  8. Victor L Fulgoni III and Sanjiv Agarwal, ‘Nutritional impact of adding a serving of mushrooms on usual intakes and nutrient adequacy using National Health and Nutrition Examination Survey 2011–2016 data’, Food Science and Nutrition, vol. 9, issue 3, 2021, <doi.org/10.1002/fsn3.2120>. ↩︎

——本文摘自《真菌大未來:不斷改變世界樣貌的全能生物,從食品、醫藥、建築、環保到迷幻》,2023 年 12 月,積木文化出版,未經同意請勿轉載。

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每次呼吸都會吸入十個孢子?一朵菇如何形成?無所不在的真菌生命循環!——《真菌大未來》
積木文化
・2024/02/21 ・3532字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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真菌的生命週期

一切始於一顆孢子

孢子是真菌生命週期的開始,也是結束。這些單細胞單元裡,包含著新真菌個體的繁衍密碼。面對無數微生物競爭者和惡劣的環境條件,孢子萌芽的機率極低,因此真菌釋放出數萬億個孢子來提高生存機會。孢子維持在一個暫停於生死之間的狀態,密切留意周遭世界並尋找適合落腳的地方。孢子很微小,無處不在,所以根本無法躲避它們,以我們自己而言,每次的呼吸都會吸入十個孢子。

孢子是真菌生命週期的開始,也是結束。圖/unsplash

被稱為「胚種假說」(Panspermia)的生命起源論甚至認為:生命的藍圖被包裹在一顆孢子當中,並在太空中旅行,在宇宙中尋找適合落腳的家園。儘管對此假說爭論不休,但我們確實知道孢子可以耐受極端溫度、抗輻射,甚至可以在真空狀態的太空中存活。 1988 年,和平號空間站(mir)的俄羅斯太空人就注意到,他們的鈦石英窗外有「東西」在生長,而且正在漸漸「啃穿」鈦石英。後來證實,這個「東西」就是一種真菌。1

就像植物一樣,大多數真菌也都採用「紮根在土壤當中」這種耗時的繁殖方式:它們利用菌絲體生長,或透過孢子飄散到新的棲息地。在渴望繁衍其 DNA 的動力下,有些真菌採取巧妙的策略,確保其孢子在新環境中得以繁殖。

擁有誘人香氣的美食佳餚黑松露(Tuber melanosporum)就是一個很好的例子。這種跟黃金一樣珍貴的真菌生長在地底下,隨著孢子成熟,其所散發出的香氣會吸引動物、松露獵人和來自世界各地的美食家。松露的孢子不易被消化,所以最終會安全通過有幸一飽口福者的消化道;在理想狀況下,孢子應已遠離原來被採集到松露的位置。

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擁有誘人香氣的美食佳餚黑松露就是一個很好的例子,松露的孢子不易被消化,所以最終會安全通過有幸一飽口福者的消化道。圖/pexels

在地面上,圓形的巨型馬勃(Calvatia gigantea)子實體保護著數以百萬在內部熟成的孢子。有趣的是,只要戳一下成熟的馬勃,它就會噴出一股煙霧狀的孢子粉,讓風帶走飄散的孢子。

生長在糞便之中的水玉黴菌屬(Pilobolus)真菌,藉由分泌水分充滿泡囊增加壓力,最後像水槍一樣排射出泡囊頂部的孢子囊。有研究經計算發現,孢子囊能以至少 20,000 g (重力)的速率被噴射出去。相較之下,訓練有素的美國國家航空暨太空總署(NASA)太空人在太空船中穿著抗重力服(G-Suit)所承受的重力是 3 g ,而子彈是以 9,000 g 的加速度行進的。

生長在糞便之中的水玉黴菌屬真菌,藉由分泌水分充滿泡囊增加壓力,最後像水槍一樣排射出泡囊頂部的孢子囊。圖/wikipedia

還有能在黑暗中發光的真菌,光線會吸引昆蟲將它們的孢子散布到森林底層。例如,加德納臍菇(Neonothopanus gardneri,俗稱椰子花)就受到晝夜節律的調節,在夜間會發出明亮的光。 2所有這些演化而來的調整,都是為了確保繁殖能夠延續。

為菌絲找到一個家

當孢子落在一個溫度適中、靠近食物和水的地方時,它就會萌芽。孢子經由細胞壁吸收水分,並長出一種稱為菌絲的線狀管。當菌絲在營養基質上生長,就會分支出更多菌絲並形成一條細線。原本的菌絲繼續利用可能是木頭、昆蟲或土壤的基質,由尖端處長出更多菌絲。菌絲間開始融合相連,形成一個相互連接、被稱為菌絲體的物質。

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當孢子落在一個溫度適中、靠近食物和水的地方時,它就會萌芽。圖/wikipedia

每條菌絲的生長都結合了物理力量和化學策略。菌絲會分泌出作用相當於強力消化酸的酵素來分解物質。這個分泌酵素的作用,讓真菌能穿透最堅硬的基質:先將營養物質萃取出來,再經由菌絲體吸收。就像我們唾液中的酵素一樣,很快就可以將口中的麵包變成濕糊狀。

數英里的菌絲體,也許再來一朵菇

菌絲體如同漣漪一般,從孢子萌芽之處輻射向外生長。附近有營養物質出現時,菌絲體就會以圓形的方式使其表面積最大化,朝營養來源方向生長。當一個區域的食物來源耗盡,菌絲體中心處的舊菌絲就會被自己消化掉。殘存在被消化舊菌絲當中的可用資源,則會被重新傳送到菌絲體最外圈,供生長正旺盛的菌絲所用。

最後,菌絲體會長成一個廣大的空心環,也就是有時我們在草地上看見的「仙女環」。隨著資源被重新傳送到菌絲體生長的外緣,中心會逐漸消失,環的周長則逐漸增加。只要有養分和水,菌絲體就可以持續以這種方式不斷地生長下去。

菌絲體會長成一個廣大的空心環,也就是有時我們在草地上看見的「仙女環」。圖/wikipedia

在此階段,除了酵母菌以外的真菌就能由菌絲形成孢子,進行無性生殖。黴菌、銹病和粉狀黴菌等微型真菌總是以這種方式繁殖,例如麵包上所見的黴菌黑點就含有超過五萬個孢子。

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然而,屬於單細胞微型真菌的酵母菌,則採取不同於絲狀真菌的方式進行無性生殖。酵母菌利用分裂產生複製體進行無性生殖,雖然這種方法很有效率,但卻因此錯過了可以經由有性生殖確保遺傳多樣性的樂趣。3

除了透過無性生殖的方式繁殖,若環境條件惡劣(通常情況就是這樣),大型真菌也可以進行有性生殖。當兩個有性生殖相容的菌絲體相遇,它們就會進行融合並形成更大的團塊。

融合後已經具備遺傳多樣性的新菌絲體,等待著合適的環境條件到來,就會聚集它的菌絲、吸收水分膨脹,並形成被稱為原基(primordium)的菇蕾。幾天後,原基逐漸伸長菌柄,將菌傘推出基質表面。最後,菌傘打開就變成了一個完全成熟的菇。菇類的顏色、質地和形狀會因種類而異。

最後,菌傘打開就變成了一個完全成熟的菇。菇類的顏色、質地和形狀會因種類而異。圖/unsplash

根據菇類產生和釋放孢子的方式,可以將大型真菌分成兩群:一群是在封閉囊內產生孢子的子囊菌(asomycota),另一群是從菌褶中形成並釋放孢子的擔子菌(basidiomycota)。擔子菌的菌褶有一層菌膜保護,隨著菇的成熟,該菌膜就會剝落。

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菇的本身可以說就是一個慶典,慶祝擁有數萬億待釋放新世代真菌(孢子)的出現。孢子將再次進入那已經持續循環數十億年的過程之中。自然不會多愁善感,所以慶典終將結束;菇類在完成產生孢子的工作之後,就會開始腐爛消失。

菇的本身可以說就是一個慶典,菇類的出現是真菌生命循環的最美麗時刻。圖/unsplash

它們已經達成自然所交付的任務,而且也不吝讓我們一窺正大自然發自內在的美。菇類的出現是真菌生命循環的最美麗時刻,也許因為這樣,菇類才會如此受到歡迎。

註解

  1. Matthew Phelan, ‘Why fungi adapt so well to life in space’, Scienceline, 7 March 2018, . ↩︎
  2. Anderson G Oliveira, Cassius V Stevani, Hans E Waldenmaier, Vadim Viviani Jillian M Emerson, Jennifer J Loros and Jay C Dunlap, ‘Circadian control sheds light on fungal bioluminescence’, Current Biology, vol. 25, issue 7, 2015, . ↩︎
  3. 譯注:酵母菌也會進行有性生殖,遺傳物質亦會重新洗牌。 ↩︎

——本文摘自《真菌大未來:不斷改變世界樣貌的全能生物,從食品、醫藥、建築、環保到迷幻》,2023 年 12 月,積木文化出版,未經同意請勿轉載。