历史给我们的最好的东西就是它所激起的热情。——歌德
2015年9月，在美国国立卫生研究院举办的研讨会上，与会者对人体微生物组在传染病防治中的作用进行热烈地讨论，而俄亥俄州凯斯西储大学医学真菌学中心主任终身教授哈内姆却显得十分沮丧，因为他没有听到关于真菌组的报告，一个也没有。真菌界习惯性被忽视不是新鲜事。据2015年11月的统计分析，在《科学网（Web of Science）》搜索“微生物组”超过6000篇结果中，只有269篇加注“真菌”标签，而科技搜索引擎只搜索到55篇关于“真菌组”的论文。
健客：什么是真菌组？
云飞：这要从人体内有两个基因组说起，一个是从父母那里继承的人基因组，编码大约2.5万个基因；另一个则是进入人体的微生物，特别是肠道内多达1000多种，这些与人类共存但在特定条件下可以导致各种疾病的微生物，其遗传信息的总和叫“人体微生物组”，也可称为“人类第二基因组”或“元基因组”，它们编码的基因有100万个以上。从细胞数量上来看，有说人体自身的细胞数量大概1013，也就是十万亿级别，微生物的细胞数量大概1014，也就是百万亿级，微生物的细胞数量比人的多10倍；也有说微生物的细胞数量是人的1.3倍。如果试图将人体微生物群落在实验室中培养，则可能会培育出一些东西，但通常不是占优势的微生物，因此，从微生物群落中分离DNA是了解它们的途径。将人体微生物组中真菌遗传信息作为研究对象就称为真菌组。真菌组在微生物组中所占比例不到1%，但扮演着关键角色。近年来，随着高通量测序技术的广泛应用，人体不同部位，如口腔、肺部、消化道、阴道以及皮肤真菌组的结构和组成被解析，其在人体健康和疾病中的重要地位日益显现。同时，人体真菌组对细菌组的组成也有影响，是维持微生物组结构和代谢功能稳定的关键物种；对某些疾病的发生发展有显著影响。在人体不同部位健康与疾病状态下，真菌组组成情况以及真菌组与细菌组、宿主免疫的相互作用成为炙手可热的研究领域。
2024年5月21日，中国科学院上海药物研究所果德安课题组、大连医科大学马骁驰与王超课题组，联合法国农业科学研究院教授马丁，在《细胞》杂志上在线发表了题为基于培养的人类肠道真菌组纲要表征肠道真菌群落及其与常见疾病的相关性（A genomic compendium of cultivated human gut fungi characterizes the gut mycobiome and its relevance to common diseases）的研究论文。
该研究将人类肠道真菌培养与测序相结合，建立了迄今为止最大的人类培养肠道真菌组参考目录，完成了代谢功能解析，揭示了人类肠道真菌多样性及其在常见疾病中的潜在作用，扩展了现有肠道真菌组资源，为肠道真菌群落结构、生物功能等方面的研究提供了重要的参考数据。
人体的消化系统由多种微生物组成，包括细菌、古细菌、真菌和病毒。目前，关于人体肠道细菌的群落结构以及生物功能已有较多研究。作为肠道微生态的重要组成部分，肠道真菌群落对宿主的各种生理、病理过程会产生影响。尽管研究人员能够通过真菌18S rRNA或ITS研究肠道真菌，丰富了对人体肠道真菌群落的认知，但对于人类肠道真菌遗传和功能的系统研究仍然有限。
健客：对真菌18S rRNA和ITS，也算略知一二，是细胞核糖体上的核糖核酸片段，在真菌分类学中起重要作用。
云飞：嗯，很好啊！
该研究利用培养技术在135名健康中国人粪便样本中培养出12453株真菌并进行全基因组测序，获得760个肠道真菌基因组（涵盖48科、206种），其中69种为首次鉴定。研究对206种真菌进行功能基因分析以及靶向代谢组学测定，阐述了肠道真菌的特点。进一步，研究分析1.1万个人类粪便宏基因组数据，揭示了中国和非中国人群的肠道真菌群落结构特征。研究分析28个疾病的肠道真菌组特征，鉴定出疾病相关的肠道真菌特征信号，并聚焦炎性肠病患者的肠道真菌特征，在多种小鼠结肠炎模型中验证了目的菌株的生物功能、部分活性物质和分子机制。该研究构建的真菌组参考目录以及开展的功能解析工作，拓展了对人体肠道菌群的生物多样性和疾病相关性认知，为诊疗提供了新思路。
健客：上述数据说明什么呢？
云飞：除了工作量和成绩意外，说明真菌组研究还处在打基础的阶段。从人体粪便中，分离培养真菌是最基础的工作。基因组学关注单个物种，真菌组学要在基因组学的基础上，研究微观真菌群落及其影响，首先要建立真菌组参考目录。
健客：明白了，既是夯实基础，又是填补空白，真菌组研究方兴未艾啊！
云飞：中国一直以来都是人类微生物组计划的积极参与者，其中包括由中国科学院上海生命科学研究院和上海交通大学主导的，2007年初启动的中国-法国人体肠道元基因组科研合作计划。实话实说，对人体各部位真菌群落的组成和多样性研究取得了一定的进展，但是对真菌组在人类健康和疾病中扮演的角色，具体作用机制等还知之甚少。如果研究人体真菌组是向内探寻，那么接下来说说仰望星空，向外探索。
自从人类意识到在地球和太阳系之外可能存在生命，天文学与生物学便开始结合，孕育一门新的、令人兴趣盎然的学科。这两门学科真正融合，形成今天的天体生物学，则始于1957年10月4日。那天，“斯普特尼克1号”人造卫星从哈萨克斯坦的沙漠草原升空，飞入近地轨道。它是前苏联研制发射的第一颗人造地球卫星，构造并不复杂。简而言之，它是一个直径0.58m、重83.6kg的金属球状物，内含两个雷达发射器和4条天线，还有多个气压和气温调节器。它的用途就是通过向地球发出信号来提示太空中的气压和温度变化。几周后，“斯普特尼克1号”人造卫星不断发出无线电信号，预示着一个全新且未知的世界诞生了。3个月后，“斯普特尼克1号”跌跌撞撞地穿越大气层，回到地球，实现人类在太空轨道飞行方面的一个小目标，也使前苏联在太空竞赛中领先。在“斯普特尼克1号”冉冉升空时，莱德伯格正在澳大利亚墨尔本大学任客座教授，当时他32岁。
健客：莱德伯格啊，老熟人了，曾在《细菌传》中闪亮登场。因细菌转基因领域的成就，获得诺贝尔医学或生理学奖。
云飞：嗯，在“斯普特尼克1号”获得成功的次年，33岁的莱德伯格获得诺奖，虽然两者看似没有联系，但天体生物学应运而生。
健客：太空竞赛是什么情况？
云飞：第二次世界大战结束后，美苏两国俘获大量德国火箭技术及人员，太空竞赛就以导弹为主的核军备竞赛拉开了帷幕。技术优势不仅能带来至高无上的地位，还是保障国家安全的需要，也是意识形态先进的象征。太空竞赛取得了开拓性的成果，如发射人造卫星，无人驾驶空间探测器，以及向近地轨道和月球发射载人飞船。
如果人类实现太空行走乃至旅行，那么必将在其它星球散播地球生命，并且可能将外星病原体等带回地球。莱德伯格预感情况不妙，且蕴含绝佳科学机会，他回到美国后，全身心投入天文学和生物学交叉领域的研究，并写信给美国国家科学院，就上述迫在眉睫的危险提出警告。
到了1958年春天，莱德伯格关于“来自宇宙的灾难”开始令人们感到紧张，引起广泛关注。该学说并不仅仅为了吓唬一下研究者和决策者，莱德伯格说：“我是当时唯一认真对待进行地球之外思想探索活动的生物学家。”在接下来的几年中，莱德伯格成功地将生物学探索纳入美国国家航空航天局的研究与训练日程中，并开创一个新术语和学科——“天体生物学”。
天体生物学对太空探索的方式产生了深远影响。为了对航天器进行消毒，并对其可能带回地球的地外生命进行检疫，相关部门与研究人员一起制定了严格的操作指南。美国国家航空航天局设立无菌操作间，进行全员灭菌，并在发射前对有关设备进行消毒。科学家则着手研究生物污染物风险。1969年7月20日，美国阿波罗11号完成人类第一次登月任务回到地球。一方面太空竞赛达到顶峰；另一方面美国宇航员在改装的灭菌操作间里进行了21天隔离检疫。有一张照片记录了当时的情景，尼克松总统隔着密封窗，对灭菌操作间里的阿姆斯特朗、奥尔德林和柯林斯露齿而笑。
健客：现在美国宇航员返回后还要检疫吗？
云飞：在“阿波罗14号”成功返航之后，确定月球表面是无菌的，于是取消了后续的检疫。
后来，天体生物学研究范围逐渐扩大，包括陆地微生物学、生命起源学、星际化学以及地球物理学在内的多种学科，甚至包括一些宇宙学内容。这不是一个轻而易举的转型，莱德伯格关于天体生物学最初愿景中的大部分内容依然存在，正是这些意义深远的问题，引起人类更广泛和深远的兴趣。直到20世纪90年代，科学家才勉强给出天体生物学定义：指研究天体上存在生物的条件及探测天体上是否有生物存在的学科。在该学科领域，人们关心人类思考的终极问题：生命在宇宙中是如何起源和演化的，生命在宇宙中的存在环境和未来，要求将生命理解为一个正常的宇宙现象。1995年10月6日，两位瑞士天文学家发现第一颗太阳系外行星（以下简称系外行星），人类看到了寻找类地行星和地外生命的曙光。从那时起，人类发现系外行星的步伐加快了。
回想起来，正是一连串偶然的重大发现才使天体生物学发展到如今的高度。2017年9月24日《星际迷航：发现号》第一季首播，发现号利用真菌网络实现瞬移，天体真菌学一词不胫而走。由拉普扮演的发现号工程部上尉、天体真菌学家斯坦茨在现实世界中确有其人。
健客：什么情况，《星际迷航：发现号》不是科幻剧吗，角色和内容都不能当真吧？
云飞：嗯，科幻作品是以特殊的幻想方式反映人们在生活中所遇到的各种现实难题和生存困境。
健客：有点抽象，具体说说。
云飞：比如《三体》长篇科幻小说系列,幻想地球人类文明和三体文明的信息交流、生死搏杀及两个文明在宇宙中的兴衰历程。科幻只是一个叙事跳板，是超越当下社会现实的重要媒介，也是书写人类共同命运的重要载体。《三体》最吸引人的地方在于通过对人类中心主义的解构，继而完成对人与自然、动物之间的伦理反思与文学表达，最终指向去人类中心化的思想内核。
健客：去人类中心化是什么意思？
云飞：人不是世界万物的尺度，自然不属于人类，人类却从属于自然。从梭罗的《瓦尔登湖》到卡逊的《寂静的春天》，去人类中心化已经成为不得不重视的现实难题。人工智能时代一切都将改变，当人类的智力不再具有优势，昔日的万物之灵是否拱手让出主宰者的地位？
健客：既然不能当真，说说斯坦茨是怎么回事吧。
云飞：妥妥的天体真菌学家啊！让我们一起看看《科学美国人》对现实世界斯坦茨的专访。
《科学美国人》：首先是一个先有鸡还是先有蛋的问题: 是因为你正在探索天体真菌学，所以《星际迷航：发现号》才会以你的名字命名一个角色，还是说你研究天体真菌学的想法受到了《星际迷航》的启发？
斯坦茨：当时哥伦比亚广播公司（CBS）找到我，说《星际迷航》的编剧们想和我谈谈。他们说：“我们接到了《星际迷航：发现号》的任务，但我们十几个人都完全没有头绪，直到我们看到了你的TED演讲。”在那场演讲中，我提到过利用真菌对其它星球进行地球化改造。
《星际迷航》与其他科幻作品的不同之处在于，它倡导包容的重要性，颂扬社会的多样性带给我们力量。事实上，这也是我作为真菌学家学到的：生态系统中的生物多样性给了生态系统恢复力。
我告诉他们，用真菌改造其它星球是很有可能实现的。真菌是第一批来到陆地、“咀嚼”岩石的生物。我说：“我是个《星际迷航》迷，你可以免费使用所有这些概念。但是，我一直希望成为第一位天体真菌学家。”他们说：“天体真菌学家，多好的名字！我们会用到它。”
《科学美国人》：脱离科幻作品的语境，你如何定义“天体真菌学”？
斯坦茨：天体生物学是研究地外有机生物的学科，而宇宙中的生物包括真菌。所以，天体真菌学研究的是整个宇宙中的真菌生物学。我认为，未来我们一定也会在其它星球上也发现真菌。
《科学美国人》：地球上的真菌如何帮助我们在其它星球上建立人类栖息地，甚至发展整个生态系统呢？
斯坦茨：那些可以帮助我们对其他行星进行地球化改造的植物需要矿物质。将真菌与人类的残羹剩饭结合，使它们分解后产生肥沃的土壤，就能用于种植宇航员需要的食物。带一颗种子总比带一吨食物到太空容易得多，对吧？就有效载荷而言，大自然的效率高到难以置信。让大自然产生食物比用火箭携带食物要好得多。
《科学美国人》：你目前在NASA的研究计划分为两个阶段。第一个阶段是找到用于分解小行星风化层的最佳真菌种类。你目前有没有候选的真菌呢?
斯坦茨：大体上说，风化层就是小行星的尘埃。一些研究小组制造出了用于模拟小行星和火星表面的合成风化层，我们现在在和他们合作。在我的数据库中有大约700种真菌。我隆重向大家介绍，平菇是迄今为止在实验中表现最好的一种。
最近，我们还发现了一些意想不到的协同作用。我们选取一种真菌，观察它在风化层中的覆盖范围，而后把不同种类的真菌结合起来——发现它们形成的覆盖范围是任何单一种类的真菌都无法达到的，远远超出预期。在某种程度上，这也证明了生物多样性有多重要。
《科学美国人》：研究计划的第二阶段是，选择了最合适的菌种后，还需要找到最有效的使用方法。这是什么意思，可以给我们讲讲吗?
斯坦茨：宇宙中富含碳氢化合物。而平菇能很好地分解碳氢化合物，并将它们重组成为真菌的碳水化合物，也就是糖类。就我所知道的地球上的所有生命形式来说，糖类都是一种必需的营养物质。因此，将碳氢化合物用作平菇的“食物”的想法是很有道理的。
我们有了原料和目标，但如果缺乏其他必需的营养投入，就只能进行到这一步了。真菌不只需要碳氢化合物——它们需要推动力，也就是我们需要额外提供的物质。不过，一旦反应开始，真菌就可以自我催化。供给的催化反应越多，生物多样性就越高。其他生物也在生长和死亡，它们会提供维生素、矿物质，也许还有其他可供分解的有机化合物，如纤维素或木质素。这些物质为真菌提供食物，使它们生长得更大，再支持更多的植物生长。然后它们死亡，分解，这些浅色、通常呈圆形的菌丝菌落逐渐增多。所以，我们创建的绿洲，最初可能只是一个微小的点，但是它会壮大。随着生物群落变得更加多样和复杂，形成足够大的绿洲时，就能养活人类了。
《科学美国人》：除了让真菌产生土壤，一些团队还在研究如何用真菌在其它星球上 “种”出建筑。你能讲讲真菌建筑是怎么一回事吗?
斯坦茨：比如说，我们种植了很多灵芝菌丝体。我们想把种出的灵芝块压碎，变成土壤或其他产品。可是当我们干燥这些灵芝块，却发现无法压碎它们。用锯条可以把它们锯断，但如果用锤子或其他物体击打，灵芝块不会破碎。有位工程师给我们造了一个不锈钢液压机，我给灵芝块施加了14 MPa（相当于近140个大气压）的压力，结果不锈钢弯了。灵芝块完好无损，坏掉的却是机器。要知道这个液压机可以整天碾碎岩石，却不能碾碎菌丝。
灵芝块不仅结构坚固，还善于保温，有着惊人的隔热性能。此外，它还可以用作电池。在火星上，我们能拥有基于菌丝体的太阳能电池板（整个菌丝体大约85%是碳，而研究表明多孔碳是一种很好的电容）。我们可以预先培养它，并使其以某种形式排列，形成纳米电池。这些灵芝块不仅能让你在火星或小行星表面远离寒冷，还能让房子本身成为一个巨大的电池，因为它富含碳纤维。在我看来，这是一件很酷的事。
《科学美国人》：你对未来有什么展望？你的这些设想是我们在十年后或一个世纪后能看到的吗?
斯坦茨：我的答案是，明天。这一切正在进行中。我猜它将在10到20年内在太空中实现。
健客：哈哈，今天文章中的基因组、莱德伯格和灵芝等都让我想起昨天的故事。
云飞：文艺范啊，再加一个要不要？
健客：要啊！
云飞：对新型隐球菌还有印象吗？
健客：当然，既能吃辐射，又能导致肺炎，最常见的来源是鸽子的排泄物。
云飞：由于它存在着较强的折光性，通常情况下比较难发现，这也是为什么它的名字里会带着一个“隐”字。新型隐球菌的生长速度非常快，细胞会出芽，但不会形成菌丝，一般在25℃到37℃能够较好生长。在1890年被发现时，并不找人喜欢，因为会导致人和动物生病，然而在2007年，科学家发现这种真菌之所以会生存在切尔诺贝利核事故的中心，是因为它们会“吞食”核辐射。
新型隐球菌含有黑色素，这也是普遍存在于动植物的生物色素，它可以保护生物不被紫外线伤害。但是，新型隐球菌更厉害，它的黑色素还能够将极具破坏性和致命性的核辐射转化为化学能。这就像植物的光合作用，黑色素就是新型隐球菌的叶绿素，是其转化核辐射产生能量的催化剂。
健客：明白，这些讲过啦。
云飞：发现这项超能力后，美国国家航空航天局的科学家文卡特斯瓦兰表示，新型隐球菌可以被制作成抵抗核辐射的“防晒霜”，这样不管是在宇宙环境中，还是在一些核电站里，人们都不需要担心遭到核辐射的威胁，生命安全可以受到很大程度的保护。抱着这样的想法，美国国家航空航天局的科学家将新型隐球菌的样品带去了国际空间站，并把这些真菌涂抹在一个装有放射性检测的仪器内。涂抹新型隐球菌的区域在短短48个小时以内，真菌就已经在真空的太空环境下迅速覆盖了半块的仪器，繁殖速度十分之快。就这样1个月以后，科学家们发现新型隐球菌依旧能够在充满着辐射的仪器上面存活，同时还比起另外一半没有涂抹的部分少了2%的辐射。虽然减少的幅度并不大，但显示出强大潜力，甚至可能成为未来航天黑科技，为航天员加上一道安全防护。
健客：真厉害！还有吗？
云飞：孤独、孤立和抑郁可能是宇航员面临的主要心理挑战。在长时间的太空探索中，他们与地球和亲人的联系被割裂，周围只有无垠的宇宙。这种孤独感可能会导致心理问题的加剧，进而影响宇航员的工作效率和精神状态。解决这一问题，裸盖菇素可能大有可为。
健客：感觉有点飘了。
云飞：真菌是太空探索中不可或缺的一部分，它们的影响是一把双刃剑。因此，需明晰以下两点：一是在即将到来的太空任务中如何使用真菌；二是采取哪些预防措施来规避真菌对宇航员和设备的危害。在空间站这样的封闭系统中，真菌污染已经是现实问题，而且可能是一个严重的问题，因为真菌可能引发宇航员的感染或过敏反应，他们的免疫系统本身在太空中受到抑制。相反，许多真菌似乎在微重力条件下促进了它们的生长。
天体真菌学还是澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室的最新研究领域。这里集结了中国、奥地利、智利、德国、意大利、斯洛维尼亚、西班牙和美国研究人员组成的国际化团队，对太空环境下的真菌进行专项研究，并在国际期刊发表成果，成功将天体真菌学确立为天体生物学中公认的重要研究领域。
天下没有不散的宴席，《真菌传》也到了结束的时候。亲爱的读者，若问了解过去的人和事有什么用？我想说，爱看就好。如果有些内容晦涩难懂，那是我能力不足，有待改进。我的初心是想以真菌学及相关历史的书写方式反映人们在生活中遇到的各种现实难题和生存困境。我觉得这样写可能比较烧脑，比较有趣，比较能激发读者的热情。其实，直到现在我都觉得不能胜任这样一部作品，写作过程也是发现之旅，是好奇心驱使我一路走来，是读者的陪伴和亲友的包容，让不务正业的我竟然写完了这本书。日本小说家野坂昭在《萤火虫之墓》里说：珍惜今天，珍惜现在，谁知道明天和意外，哪一个先来。我不禁要问：明天和意外哪一个缺席过？歌德说：“历史给我们的最好的东西就是它所激起的热情。”我不敢奢求开卷有益，留有余香，惟愿聪明的你在《真菌传》中感受到我的好奇心，让那些故人和往事点燃你的热情，无论明天和意外，哪一个先来，都自信从容。
接下来要花点时间收集资料，构思《病毒传》，这也是微生物三部曲的最后一部，希望得到您的帮助。
欲知后事如何，且听下回分解。
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