天时不如地利,地利不如人和。——孟子
2009年,也就是油画《科学的春天》入选“国家重大历史题材美术创作工程作品展览”,由中国美术馆收藏的那一年,发生了一件中美两国科教界喜闻乐道的事情。4月13日,正在美国访问的国务委员刘延东出席了康奈尔大学中国菌物标本赠回仪式。“中美两国加强友好合作,符合两国和两国人民的根本利益,有利于亚太地区乃至世界的和平、稳定与发展。”刘延东在致辞时说,“在中美各领域合作中,人文合作具有独特重要作用,有利于加深两国人民间相互了解和友谊,使中美友好深入人心。作为美知名学府,康奈尔大学将上世纪为免遭战争破坏而精心保存的中国真菌标本赠回中国,体现了美国人民对中国人民的深厚情谊,必将对拓展两国教育科技等领域交流与合作,促进中美关系发展起到积极作用。”
健客:怎么又出了一个新词儿,菌物是什么意思?
云飞:菌物指广义真菌。80年代后,根据国际分类学发展,裘维蕃大力宣传和推动“菌物”的定义,并将“菌物界”并列于植物界和动物界,同时推动成立独立于植物学会的菌物学会。1993年,国家科委和中国科协批准建立国家级的“中国菌物学会”,这是我国菌物学发展中的重要里程碑。
健客:呵呵,老院士的能量就是大啊!
云飞:菌物包括真菌、黏菌和卵菌等,“菌物界”的进化历史和亲缘关系,会显得有点乱,但菌物在形态、营养方式与生态上有许多相似之处,从而构成十分密切的生物类群,特别是在植物保护等学科中,用菌物比用真菌更贴切,例如卵菌如今已经不属于真菌界了。
健客:之前讲过,为免遭日本侵华战争破坏,康奈尔大学在20世纪40年代保存了来自中国的珍贵菌物标本。对了,是邓叔群促成此事,寄往母校的吧。
云飞:嗯,往事如烟,多少真情与担当,多少沉冤与苦痛。
4月13日,刘延东还接见了正在纽约州立大学学习的中国四川地震灾区学生代表,她说:“汶川特大地震后,纽约州立大学邀请150名灾区大学生赴美学习,并为他们学习生活创造良好条件,体现出学校致力于中美友好的真诚愿望。希望同学们珍惜这一机会,勤奋学习,成才报国,为增进中美两国人民之间的了解和友谊作贡献。”
康奈尔大学和纽约州立大学负责人也发表了热情洋溢的讲话,表示发展友好合作的美中关系是两国人民的共同愿望,愿与中方在科研教育等广泛领域建立更加密切的合作。
半年后,11月7日,“康奈尔大学中国菌物标本赠回仪式”在中科院微生物所举行。来自美国康奈尔大学、国家教育部和中国科学院的有关领导以及社会各界嘉宾,与微生物所全体科研人员共聚一堂,共同见证在海外漂泊70余年的两千多份珍贵标本回归故里。此次赠回的标本共计2278份,均为20世纪初采集、整理的珍贵菌物标本。
在赠回仪式上,教育部副部长郝平代为宣读了刘延东的贺信。中国科学院副院长李家洋发表了热情洋溢的讲话,对康奈尔大学和促成此次标本返回而做出努力的各方人士表示衷心感谢。他在讲话中简要回顾了中国科学院与康奈尔大学长期以来密切合作的历史,高度肯定了标本赠回的重大意义。他指出,此次标本赠回是中国科学院和康奈尔大学乃至中美两国科技教育界交流合作史上的大事,无疑为推进两国和两个机构之间的合作与交流创造了新的契机。康奈尔大学校长斯考顿、中科院微生物研究所常务副所长黄力和曾经在康奈尔大学学习、工作过的庄文颖在仪式上先后致辞。黄力表示,微生物所将借此契机加强与包括康奈尔大学在内的世界科研院所的交流与合作,进一步推动我国微生物学及其相关学科和产业的全面发展。
在仪式上,中科院微生物所与康奈尔大学正式进行了标本交接并签署了合作框架协议。邓叔群的子女也出席了该仪式。
健客:如今,这些标本在哪里?
云飞:在中科院微生物所菌物标本馆。该馆是我国收藏类群最全面的菌物标本馆,包括壶菌、接合菌、子囊菌、担子菌、半知菌、地衣、卵菌和黏菌等,所藏标本隶属于2000余属、约1.56万种,其中保藏最早的标本采自1786年。该馆标本收藏量为亚洲之最。目前已收藏菌物标本53万余号,其中模式标本3000余号,馆藏标本来自全国及世界111个国家和地区。自建馆以来,已经与十几个国家20多个国外标本馆建立了标本交换、借阅等业务联系。该馆建筑面积1204平方米,保藏条件优良,管理制度完备,在我国菌物研究和科普领域发挥着重要的作用,例如我国第一个运用多媒体技术展示真菌知识和研究成果的“真菌与人类”科普展厅,自2008年开展以来,每年接待各地参观者4000余人,已成为国内重要的菌物学科普基地。
健客:有空去看看。能介绍一下它的历史吗?
云飞:1953年,戴芳澜担任中国科学院植物研究所真菌植物病理研究室主任,与王云章将原清华大学和原北平研究院收藏的标本汇集在一起,成立了真菌标本室。
1955年,邓叔群将原中央研究院收藏的菌物标本归入真菌标本室。当时这三个单位的馆藏标本合计近一万号,为此后的菌物标本馆奠定了基础。
1956年,真菌植物病理室扩建为应用真菌研究所。1958年,应用真菌研究所与北京微生物研究室合并,成立中国科学院微生物研究所。自此,标本馆初创基本完成,我国的菌物学研究也从此翻开了新的篇章。
2007年年初至今,随着微生物所迁入北郊新址,标本馆馆区面积扩大,为今后标本的保藏提供了更大的可利用空间,并进一步改善了保藏和科研条件。该馆已经建立了完备的标本管理制度和操作规程,全部入库标本都已实现计算机化管理,标本信息可在标本馆网站上查询,为广大菌物学工作者提供了良好的科研平台。
2010年9月18日,习近平视察和听取该馆工作汇报。
健客:除了大而全,标本馆还有其它特色吗?
云飞:当然有啊!比如青藏高原菌物标本资源库。该馆针对青藏高原进行了长期考察和标本收集。目前馆藏青藏高原地区标本6万余份(含模式标本400余份),占全部馆藏标本的11.2%,共涉及5228种,标本采集地涵盖6省区的155个市县,是针对青藏高原菌物资源最为全面的收集汇总,为研究和保护青藏高原地区菌物多样性奠定坚实的基础。
该馆重要成果之一是中国菌物名录数据库和Fungal Name菌物名称注册系统,它们被集成在一个网站中。
健客:这是怎么回事呢?
云飞:根据第18届国际植物学大会,2011年7月在澳大利亚墨尔本通过的决议,从2013年1月1日起,菌物名称发表之前必须在认可的信息库进行登记并存储名称的重要信息,这将成为名称合格发表的强制要求。发表菌物名称在满足有效发表和合格发表各种要求的同时,还必须显示出通过登记获取的相应注册号。
国际上现有三个系统可供菌物名称注册,分别位于荷兰、英国和中国。这表明我国菌物分类学已处于世界前沿。目前,Fungal Name注册系统使用中、英两种文字,在每个栏目中都有简单的中文说明,目的是帮助研究人员尽快把所需信息正确填入。
2018年,《中国生物多样性红色名录——大型真菌卷》——由生态环境部和中国科学院联合正式发布。该名录由140 多名国内菌物学者共同编制,是我国第一部官方真菌红色名录,涵盖了我国9302种大型真菌和地衣,分属于2门14纲62目227科1298属,其中97种被评估为受威胁物种。
健客:这个名录有用吗?
云飞:当然有用啊!大型真菌具有重要的生态价值和经济价值,但由于环境污染、气候变化、生境丧失与破碎化, 以及资源过度利用等因素, 其生物多样性受到严重威胁。为了全面评估中国大型真菌的生存状况, 国家生态环境部(原环境保护部)联合中国科学院于2016年启动了《中国生物多样性红色名录——大型真菌卷》的编制工作。经广泛和全面收集文献资料,依据世界自然保护联盟濒危物种红色名录等级与标准,结合大型真菌特点和国内研究现状,制定了中国大型真菌红色名录评估方法和流程,动员和组织了全国相关研究力量,对9,302种大型真菌的受威胁状况进行了评估。结果显示,中国大型真菌受威胁物种(包括疑似灭绝、极危、濒危、易危)共97个,占被评估物种总数的1.04%;近危101种,占总数的1.09%;无危2,764种,占总数的29.71%;数据不足6,340种,占总数的68.16%。此次评估工作汇集了全国140多位专家的智慧,是国内外迄今为止涉及物种数量最大、类群范围最宽、覆盖地域最广、参与人员最多的一次大型真菌生存状况评估,对我国大型真菌多样性保护与管理具有重要意义。
健客:在这个名录上,有没有之前讲过的蘑菇?
云飞:当然有,比如松茸和冬虫夏草为易危级;四川灵芝为近危级。
2018年,英国皇家植物园(邱园)首次发布全球真菌状况报告,揭示真菌对地球上所有生命的重要性。鉴于中国的突出贡献,被选为首个聚焦国家,并由中国学者完成了相关内容的撰写。
健客:很专业吧,稍微说说?
云飞:这个报告的第一部分回答了什么是真菌?为什么它们如此重要?目前科学界已知有多少种?为什么计算这些数字如此困难?
健客:有点意思,具体说说。
云飞:我们对真菌了解得越多,就越能意识到这个有趣的生物王国是如何支撑地球上所有生命的。它们不仅对于分解死物和回收营养物质至关重要,而且还为⼈类提供许多直接益处:从食用蘑菇和松露,到用酵母制成面包和饮料,再到抗生素。同时,真菌病原体会引发毁灭性疾病。
林奈的《植物种志》,1200页的书中,真菌只占不到50页。随着时间的推移,⼈们对真菌及其与其它生命形式之间的关系有了更多的了解,它们现在被正确地归类为一个独⽴的王国,与动物的亲缘关系比与植物的更密切。
真菌是一种独特的生物,它们通过将酶分泌到环境中并将溶解的有机物吸收回细胞中来从外部消化食物。大多数真菌的细胞壁主要由几丁质组成(这种物质也存在于动物界,例如昆虫的外骨骼,螃蟹和龙虾的壳中)。它们还将食物储存为糖原和脂质(不是植物中的淀粉)。因此,尽管一些真菌与植物表面上相似(例如具有根茎结构),但它们的非光合作用、吸收性进食方式以及不同的细胞壁、细胞膜化学、食物储存方式和DNA表明它们形成了一个独立的界。
真菌具有多样而复杂的生命周期,可以进行有性、无性和/或副性繁殖(即结合来自不同个体的基因但不形成生殖细胞)。它们可以通过产生不同类型的孢子和/或分裂菌丝来繁衍。大多数动物和植物都是由二倍体细胞构成的(即结合来自每个亲本的一个基因组)。相比之下,许多真菌谱系更为复杂,在它们的大部分生命周期中,可能是单倍体(只有一个基因组)、二倍体、双核(每个细胞有两个细胞核)或多核(每个细胞有多个细胞核)。此外,许多真菌具有不确定的生长,这意味着只要资源和条件合适,它们就可以继续生长,并使它们能够形成适应所在环境的形状(例如在叶子、奶酪、肺中)。因此,拼凑真菌的生命周期是复杂的,需要大量的侦查工作。
真菌起源古老,有证据表明它们最早出现在大约10亿年前。由于真菌结构易腐烂,因此很难找到和研究化石真菌,但从大约4.5亿年前的奥陶纪开始,发现了可识别为真菌的生物化石(与现代物种⾮常相似),有证据表明存在地衣、植物和真菌以及类似菌根的共生体。一个引人注目的化石是晚志留纪(4.43-4.16亿年前)原杉属植物,可长至8米高。它最初被认为是一棵树,但后来的分析表明它是一种真菌。
真菌和植物在进化史的大部分时间里都紧密相连。没有真菌,植物可能永远不会在陆地上定居。⼈们认为,最早的无根陆地植物是从淡水藻类进化而来的,通过与地栖丝状真菌形成紧密联系,解决了在干燥的陆地上获取水和稀缺的矿物质营养物质(如氮和磷)。真菌采集的矿物质与植物光合产物的交换可能使得陆地植物从大约4.5亿年前开始主宰大陆,从而将岩石圈(地球的外壳)、生物圈(地球的生命系统)和大气层变成了今天的样子。
真菌种类繁多,2018年已命名和分类的真菌种类达 144,000 种,每年新发现约2,000个真菌物种;这与新植物物种的发现速度相当。然而,据估计绝大多数(超过93%)真菌物种目前仍不为科学所知。估计地球上真菌物种总数在220万至380万之间,这个数字是植物估计数量的6倍多。这一大致范围是基于植物/真菌物种比例的推断,并辅以环境样本的DNA研究。2007年已确认的真菌科有536个,之后十年,这一数字已上升至886。这反映了每年都有大量新分类群被确认,这主要是由于最近基于DNA的真菌检测和鉴定⽅法的可用性、可负担性和效率的快速提高。真菌界最大的科——球腔菌科(学名:Mycosphaerellaceae)是一种子囊菌门,座囊菌纲,煤炱目真菌的科,约有6,400 种(主要是兼性植物病原体,即不依赖感染宿主来完成其生命周期的病原体)。柄锈菌科约有5000种(主要是专性植物病原体,即必须感染宿主才能存活和传播的病原体)。其他大科包括两个形成蘑菇状孢子结构的科,伞菌科和丝膜菌科,每个科包含约3000个公认的物种,另有32个科包含1000多个物种。相反,还有57个科目前只包含一个已知物种(称为单型科)。大多数可能是由于采样不足造成的,但有些似乎是整个谱系的残余,即所谓的“活化石”。同时,随着时间的推移,自然界还在不断地产生新种。 现代真菌分类主要基于其DNA序列的共同起源,其它特征则提供支持证据。传统分类仅基于形态和生理特征,并不一定反映进化史。因此,DNA分析颠覆了传统的分类方案,特别是发现并非所有具有相似孢子结构的真菌都来自相同的祖先谱系。许多物种曾经在分类学上“归为一类”,因为难以通过形态特征区分它们,但现在DNA研究发现它们是不同的物种。同样,在宿主植物的同一属或种上发现的真菌病原体,如锈病菌,通常被认为是同一真菌物种的成员。这一假设日益受到分子研究的挑战,即使在研究相对充分、物种丰富的群体中也发现了新物种。就介绍到这里吧。
健客:没读《真菌传》之前,上述内容对我来说,枯燥乏味,不明觉厉;现在多少懂一点,关键是有兴趣了解一二。
云飞:嗯,这就是进步嘛。邱园的《世界植物和真菌状况》项目评估地球上植物和真菌多样性、它们面临的全球威胁以及保护它们的政策。自2016年以来,已经发布五份报告:《2016年世界植物状况》,这是邱园首次发布世界植物状况报告,进行了基线评估。《2017年世界植物状况》,这是第二份年度报告,对数据库、已发表的文献、政策文件、报告和卫星图像进行了仔细研究,以综合对世界植物的了解。《2018年世界真菌状况》,这是邱园首次发布世界真菌状况报告,揭示真菌对地球上所有生命的重要性。《2020年世界植物和真菌状况》,这是第四份报告,将植物和真菌结合起来。《2023年世界植物和真菌状况》,这是第五份报告,阐述全球植物和真菌的现状。该报告汇集多个国家,多个机构,许多贡献者的专业知识,是全球合作的成果。
健客:合作共赢容易理解,但是现实中好像并不容易。
云飞:嗯,李嘉诚说:“商业合作必须有三大前提:一是双方必须有可以合作的利益,二是必须有可以合作的意愿,三是双方必须有共享共荣的打算。此三者缺一不可。”
健客:这可就难了。
云飞:孟子说:“天时不如地利,地利不如人和。”
健客:别蒙骗我,这是在讲决定战争成败的关键要素。
云飞:哈哈,孟子讨论三者关系的目的绝不限于军事,他随后提出:域民不以封疆之界,固国不以山溪之险,威天下不以兵革之利。得道者多助,失道者寡助。寡助之至,亲戚畔之,多助之至,天下顺之。这才是孟子真正的本意。一个人、一个机构乃至一个国家在合作问题上要得道,要得人心。
《真菌传》即将在6月份完成初稿,请多提宝贵意见,感谢大家的陪伴。
欲知后事如何,且听下回分解。