地衣中也有第三者插足？

全世界的生物教科书上都写着：地衣是由一种真菌和一种藻类或蓝细菌组成的共生体。但美国的地衣学家托比·斯普里比尔最近却发现，这个已经存在近150年的“常识”其实是错的，这两个小伙伴间有“小三”。

千姿百态的地衣

说到“地衣”这个名字，大家或许会比较陌生，因为人们生活中更常用“青苔”一词。不怪大家会弄混，有些地衣确实挺像青苔的，特别是它们都爱长在石头或者树干上。不过，青苔其实指一类结构简单的小型绿色植物——苔藓。二者最主要的区别在于，前者形态上无根、茎、叶的分化；而后者是高等植物，有根、茎、叶之分。
地衣十分常见，只要你走出门，就可能在屋角的树干或者墙根儿的石头上，找到它们低调的身影，像是给单调的树干和石头穿上美丽新衣。
乍看之下，它们身姿凌乱，似乎不值得关注。可如果你仔细观察，就会发现它们有自己独特的美丽。
地衣的形态千姿百媚，大致可分为壳状地衣、叶状地衣和枝状地衣三大类型。壳状地衣像龟裂的油漆，牢固地附着在树皮或岩石上，很难剥离。叶状地衣有背腹之分，形如叶片，容易剥落。而枝状地衣形态最复杂，看起来有枝有叶，或直立丛生如珊瑚，或悬垂树梢如飘扬的长发。还有一些地衣比较特别，有的看起来像蠕动的虫子，有的看起来像小杯子。
不同的地衣更是色彩各异，有的白如雪，黑如发，灰如瓦或褐如浓茶；有的红若枣，黄若杏，绿若茵或青若烟雨。而色彩由淡转浓的细腻变化，以及各种颜色的优美过渡，更是美得难以描摹。
地衣的生命力很顽强，无论是繁盛的森林，还是贫瘠的荒漠，都能找到地衣的踪迹。事实上，地衣有“生命先驱”的美誉，它们能加速岩石分化，形成土壤，将不毛之地慢慢改造成为生命绿洲。

谁识地衣真面目？

地衣长得像植物，又能进行光合作用，那它们真的是植物吗？
从“植物学之父”林奈，到“地衣之父”瑞典植物学家埃里克·阿卡里乌斯，过去大家一直认为地衣是一种特殊的低等植物。直到1868年，才有人对此表示怀疑。
当时，一位名叫西门·施文德纳的德国植物学家发现，地衣是一种复合有机体，由一种真菌和一种与之一起生活的微小藻类组成。可这种“二元假说”在当时遭到了猛烈的抨击。直到施文德纳等人借助精良的显微镜，细心地从地衣中分离出这两种生物，这些抨击才消失。
施文德纳曾误以为是真菌在“奴役”藻类，因为如果把二者分开的话，真菌会因无法进行光合作用而活活饿死，而藻类却能安然活着。不过其他人认为二者是合作关系：藻类吸收阳光，进行光合作用，为真菌提供有机营养；而真菌包裹藻类，为藻类提供水、无机盐和住所，并决定地衣的主要形态。
这种互惠互利的关系是前所未闻的，人们为此创造了一个新词——symbiosis，意即共生。
其实生活中有许多互利共生的例子，只是我们之前没有意识到而已。比如，珊瑚虫和藻类：珊瑚虫为藻类提供二氧化碳、氮等营养，藻类为珊瑚虫提供氧气、糖类和钙质。豆科植物和根瘤菌：豆科植物为根瘤菌提供营养，而根瘤菌能固定空气中的氮气，为植物提供氮肥。白蚁和鞭毛虫：白蚁为鞭毛虫提供营养，鞭毛虫分泌纤维素酶帮助白蚁消化食物。我们和住在我们肠道里的细菌其实也是共生关系，我们为肠道细菌提供营养，而肠道细菌能帮助我们消化食物，并提供维生素、氨基酸等多种营养物质。
在此后的140多年里，生物学家们尝试在实验室里培养地衣，结果都失败了。人为结合在一起的真菌和藻类，无法长成它们在自然环境中的样子。
没人知道这是怎么回事，斯普里比尔敏锐地发现好像少了什么，而后来他确实在这个共生联盟中发现了第三位成员。

斯普里比尔的困惑

如果你在1995年告诉斯普里比尔，他将来会推翻生物教科书里地衣的定义，他肯定会认为你疯了。
斯普里比尔没有去过学校，小时候他在家里接受宗教教育，热爱科学却无缘接近。他渴望摆脱这种窘境，进入学校得到适当的教育。于是19岁的斯普里比尔在当地林业部门找到了一份工作，努力赚取学费。可他没有成绩单，这意味着美国的大学基本上不会接受他的入学申请。听说德国的许多大学不收学费，于是他决定去那里试试。好在上帝这一次听到了他的祈祷，德国哥廷根大学接收了他。
2011年，完成学业的斯普里比尔回到了美国的老家——蒙大拿州，而童年时常游荡的树林里的地衣就在这时引起了他的注意。
当地有两种都叫马毛的地衣，它们都垂挂在树枝上，像是骏马飞扬不羁的鬃毛。一种俗称有毒马毛地衣，是浅黄色的，因为它会产生一种叫枕酸甲酯的黄色毒素。另一种俗称食用马毛地衣，是当地的传统美食，它不含有这种色素，所以是暗褐色的。它们的外表明显不同，所以一直被当作两个物种。但斯普里比尔却发现，二者共生的真菌和藻类其实是一样的。既然如此，为何它们看起来会如此不同呢？斯普里比尔对此很困惑。
为了弄清楚这个问题，斯普里比尔对比了两种地衣中活化的基因（即起作用的基因），结果发现两种地衣没有差异。因为地衣学家都认为地衣中的真菌属于子囊菌，所以当时斯普里比尔只分析了子囊菌基因。可这时他意识到自己的搜索范围可能太狭隘了。几乎是一时兴起，他将搜索范围扩大到整个真菌王国，结果发现了一些奇怪的东西：许多在地衣中被激活的基因，来自另一类完全不同的真菌——担子菌类。
斯普里比尔当时有些紧张，因为这个结果在当时看来肯定是错的，自己这么多年的努力可能都付诸流水了。可斯普里比尔又隐隐有一点兴奋，或许自己是对的呢?那样的话这将是一个会引起整个地衣学震荡的发现！于是斯普里比尔顶住压力，开始寻找这个可能存在的“第三者”——担子菌。

真有第三者插足？

地衣中出现担子菌基因，有哪些可能的原因呢？做过实验的同学首先想到的肯定是实验样品可能被污染了。可能是在采集地衣标本或者做实验的时候，这种担子菌的微绒毛落在了标本上，被一起分析了。另一种可能是，这种担子菌其实是病原体，它侵入地衣，让其染病。如果是这样的话，斯普里比尔就是白开心了一场。
可当斯普里比尔把这些担子菌基因去除之后，他发现和地衣产生枕酸甲酯相关的物质也随之消失了。看着这个结果的时候，斯普里比尔悬着的心终于放下了。他开始相信这种担子菌其实就是地衣的一部分——这两种地衣中都存在，黄色地衣中尤甚。
可这究竟是特例呢，还是所有的地衣中都有“第三者”插足？斯普里比尔前前后后共收集了4.5万份地衣样品。这些地衣来自世界各地，属于不同的种类。结果他几乎在所有的叶状和枝状地衣中，都发现了担子菌的基因。这再一次肯定了斯普里比尔之前的想法——地衣其实是由2种真菌和1种藻类或蓝细菌组成的共生体。
接下来，斯普里比尔需要做的就是把这种担子菌的真身从地衣中找出来。
在显微镜下，地衣看起来像扁平长条的意大利拖鞋面包：有结实的表皮和松软多孔的内瓤。子囊菌是地衣拖鞋面包的主体：它不仅仅形成地衣结实的表皮，其分枝还会向内延伸，形成松软的内瓤。而藻类则嵌在厚厚的子囊菌中，恰如嵌在面包里的葡萄干。那么担子菌在哪里呢？它其实就在表皮的最外面，宛若洒在面包上的糖霜。
别看担子菌的位置这么明显，斯普里比尔和他的同事可是花了整整5年时间才找到它们。因为这种担子菌看起来就像是子囊菌分枝的横截面，除非你知道它们长什么样，否则完全不会觉察到它们其实是两种不同的真菌。在过去的140多年里，大家就是这样被它们给蒙蔽的。为了区分，斯普里比尔只好用红、绿、蓝三种颜色的荧光来标记这三个不同的成员，得到三者清晰的分布图像。
研究人员推测，早在1亿年前，恐龙还在漫游地球的时候，担子菌就已经是地衣的成员了。它可能会影响子囊菌的生长，诱导其长成扁平的硬皮。这样就可以解释为何之前人们在实验室里无法成功培育地衣了。担子菌显然还与枕酸甲酯相关。但担子菌究竟是会吸收它，还是产生它，或者激活子囊菌生产它，现在还不得而知。
而子囊菌的功能也变得扑朔迷离，因为以前人们认为它所具有的功能完全有可能其实是由担子菌承担的。事实上，斯普里比尔的发现改变了整个地衣学领域。许多地衣学的基本理论都需要检验，甚至重新书写。