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一桶水就能辨識魚種新技術

活躍星系核_96
・2015/11/28 ・1882字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 612 ・十年級
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國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

生物多樣性的保育與生物資源的永續利用,近年受到各國的重視。為促進生物多樣性,生物多樣性的監測技術是不可或缺的。若想對海洋、河川、湖泊的魚類多樣性進行監測,潛入水中觀察或使用魚網等漁具捕撈等,除需大量勞力及費用外,尚有必要長時間的調查,及具備專業的知識與經驗。

最近研究發現包括魚類等生物,代謝廢物、受傷組織或脫落的表皮細胞等DNA,會隨著體表黏液或糞便等同時被釋放至水體中,此物質稱為「環境DNA(environmental DNA)」。DNA鹼基序列(base sequence)含有辨識物種的訊息,藉由讀取該訊息,能應用在各種層面。過去研究,環境DNA已成功檢出特定外來種的棲息水域、棲息河川內鯉魚的生物量、以及日本天然紀念物種大山椒魚(Japanese giant salamander)的棲息地,其成果受到高度矚目。

但環境DNA不僅只是特定魚種的DNA,也包含其它各種生物的DNA。若能開發出環境DNA分析的有效技術,就能解決魚類多樣性監測目前面臨勞力、時間、及費用等困境。收集環境DNA予以分析,來辨識物種的技術,被稱為「關連族群條碼(metabarcoding)」。過去使用「次世代基因定序儀」解析微生物物種,最近將此技術應用在魚類的環境DNA上,已確認能成功透過水域環境DNA來辨識特定魚種。因此日本東京大學等研究團隊開發新型「魚類關連族群條碼」技術,來檢驗該技術的有效性。

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魚類關連族群條碼技術的有效性,需滿足以下三個條件,(1)須找到任何魚種都具有共通且保守的2片段之DNA鹼基序列。(2)該2片段所包夾的鹼基序列「差異」足以辨識魚種。(3)環境DNA易劣化, DNA鹼基序列差異長度宜短。

研究團隊取得880魚種的粒線體基因體(mitochondrial genome),比較全部基因序列,找出滿足上述3條件的DNA鹼基序列。若能設計一對引子(primer)與上述魚類共通2 DNA片段序列結合,該引子就能辨識魚類所特有DNA序列。再藉由聚合酶連鎖反應(polymerase chain reaction;簡稱PCR),將微量且具物種差異性的DNA予以增幅,就能獲得2個引子及2魚種鹼基序列差異所需數量。最後經次世代基因定序儀解析大量樣本。

圖片來源 : http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150722-4/index.html
圖片來源 : http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150722-4/index.html

首先選取全世界約30000萬魚種中具代表性的96種,自組織內抽取DNA,檢驗所設計引子的性能,結果每一種抽取的微量DNA,都能經PCR反應達到良好的增幅。接著,從沖繩美麗海水族館的4個水槽抽出環境DNA予以增幅,經次世代基因定序儀解析,成功檢出4個水槽內飼育超過9成168魚種(93.3%)。另檢出鄰近珊瑚礁開放海域中的93種亞熱帶魚類。

該研究所開發的魚種辨識法,僅需取水一桶數公升,經過濾,再抽取其環境DNA予以分析,非常簡便。目前作為參照的DNA資料庫網羅約5000魚種,若未來能充實魚種DNA資料庫至世界上30000魚種,便能即使未具魚類分類的專業知識,也能進行高效率、高頻率魚類相調查,達到有效監測魚類多樣性的目的。該研究成果於2015年7月刊載科學期刊「Royal Society Open Science」。

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名詞解釋

引子 : 於聚合酶連鎖反應(微量DNA片段增幅技術之一),所使用的單股DNA片段。

參考文獻

MiFish, a set of universal PCR primers for metabarcoding environmental DNA from fishes: detection of more than 230 subtropical marine species

M. Miya, Y. Sato, T. Fukunaga, T. Sado, J. Y. Poulsen, K. Sato, T.Minamoto, S. Yamamoto, H. Yamanaka, H. Araki, M. Kondoh, W. Iwasaki

編譯來源:水をくんで調べれば、生息する魚の種類が分かる新技術を開発 ~魚類多様性の調査にもビッグデータ解析時代の到来~

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延伸閱讀:

物種多樣性

本文原發表於科學Online-科技部高瞻自然科學教學資源平台,經授權轉載。

「科學Online」在科技部高瞻計畫指導下執行,為一具有指標性與權威性的科教網站,擁有以大學教授為主的專業責任編輯群,強調科學知識推廣的正確性,涵括豐富的自然科學實驗與講座影音、教學與學習資源、科技報導、科學圖鑑等,並結合App、Podcast與社群網站等媒體,提供科學教育多元且無地域界限的自主開放學習園地。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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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

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

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。