漫谈真菌世界:“它”改变了人类历史--真菌与人类

本文内容来自北京市科学技术协会主办、北京科学中心承办、北京科技报社协办的首都科学讲堂。讲堂每周邀请院士专家开讲，传播科学知识、科学方法，弘扬科学精神、科学文化，促使公众全面、正确理解科学。

据专家的保守估计，全球真菌约有150万种，目前人类已知约12万种。真菌到底如何改变了我们的世界？在食、药、医、农、林、生物、环保领域中，都少不了它们形态迥异的活跃身影。我们的生活一刻也离不开真菌，它们对人类发展历史所产生的巨大影响更是远超我们的想象。

本期首都科学讲堂之“院士会客厅”，特别邀约中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室庄文颖院士、赵瑞琳研究员、魏鑫丽研究员、齐莎高级工程师，带我们走进真菌世界，领略真菌科学的奥秘与魅力。

“它”改变了人类历史——漫谈真菌世界（上）

第一讲 真菌与人类

主讲嘉宾：

庄文颖

中国科学院院士、中国科学院微生物研究所研究员

真菌种类繁多，形态迥异，展现形式丰富多彩。比方说，杏子发霉、腐烂的树干上长出一些云片状的结构、地上的蘑菇、高原地区的虫草、银耳、灵芝……

 什么是真菌？作为真核生物，真菌以单细胞、菌丝体，以及由菌丝体构成的各种结构存在于自然界，它不能利用光和色素制造营养，以吸收式营养方式生活，绝大多数种类依靠孢子来繁衍后代，我们给真菌的繁殖结构起一个名字，叫”子实体”。比如，蘑菇是子实体，虫草也是子实体。 

真菌大小差异很大。蒸馒头和做面包都要放的酵母，它是单细胞生物，非常微小，肉眼不可见。而有的蘑菇十分巨大，最长能有半人高。

真菌的繁殖体叫“孢子”。有的孢子是带有鞭毛的，可以游动，即游动孢子。有的菌丝分枝的顶端产生一些球形、椭圆形或者其他形状的结构，叫分生孢子。有些孢子是内生在囊状体中，叫子囊孢子。有些孢子是暴露的，外生在一个膨大的担子上，我们管它叫担孢子。扫描电镜下，真菌孢子表面平滑或者带有各种各样的纹饰。

当孢子萌发的时候，它会产生一个短的管状结构——芽管，芽管可以向不同方向延伸，并且产生分枝，逐渐发展成一个群体，称之为菌丝体。大量菌丝体组合在一起，就形成了菌落。

真菌从孢子萌发至菌落形成

壶菌是真菌中非常简单的类型，当它进行营养生长的时候，整个菌体都是营养体；当它进行繁殖的时候，全部转化为繁殖体，产生游动孢子囊和游动孢子。接合菌由两个配子囊接合在一起，发生核配和质配以后，就形成了有特征性的接合孢子；它们的无性世代产生孢子囊和孢囊孢子。球囊菌一般与植物生长在一起，是共生的，它在植物内部可以吸收外界营养，帮助植物生长。子囊菌形成棒状或其他形状的囊状体，称之为子囊，内含八个子囊孢子；可产生壳状、盘状或者其他形状的。

真菌在自然界怎么生存？它有很多生存策略。首先，最常见的方式是腐生，也就是在死体上生活。原始森林里的倒木是死体，蘑菇生长在倒木上，那就是腐生。真菌还可以在土壤里面腐生，我们抓一把土，把它制成土壤悬浮液，然后涂抹在含有抗生素能够抑制细菌的培养基上，真菌可以产生各种各样的菌落。

真菌可以在动物和植物上寄生，从而引起病害，寄生在人体上可以引起疾病。

真菌可以与藻类共生，这种共生体，我们给它起一个特殊的名字叫“地衣”。真菌与藻类紧密地结合，形成了一个共生体，藻类提供真菌所需营养，真菌的分泌物能使藻类生长，它们之间是互惠共生。真菌还能与植物共生，形成菌根，帮助根系更好地从环境中获取营养物质。

真菌与植物共生形成菌根

在很少数情况下，真菌还能以捕食为生。当线虫钻入真菌形成的环形圈套中，由真菌细胞构成的环状结构立即膨大，将线虫死死地卡住，然后从线虫中获得所需的营养。

真菌能捕食线虫

我国是利用真菌最早的国家，在食品、医药、酿造等方面很早就有记载。早在新石器时代，我国就能够利用真菌发酵来酿酒。东汉末年的《神农本草经》记载了12种真菌药物，根据它们的形态、色泽、功能进行分类，并且论述了它们的药性，其中茯苓、雷丸、紫芝、木耳等至今仍在沿用。南朝的时候，贾思勰写的《齐民要术》，里边记录了制曲和酿酒的方法，系统地论述了发酵工艺。孙思邈的《千金方》，记载了真菌可以引起头癣。李时珍的《本草纲目》记载了34种真菌，都是药材，并且对它们进行了分门别类。所以我国古代真菌学的研究水平是很高的。

下面介绍几位我国真菌学界有影响的人物。首先是戴芳澜先生，他是中国真菌学的先驱。他的巨著《中国真菌总汇》汇集了1775-1975年共200年间国内外学者报道的中国真菌。

邓叔群先生也是中国真菌学先驱。他的著作《中国的真菌》记载了2400种真菌，提供了关于它们的描述、检索，以及部分种的图解。

余永年先生是我国杰出的真菌学家，他抱病主编了《中国菌物学100年》这部著作。这部著作记述了国人100年来在真菌学研究方面取得的成就。

真菌和人类形影不离。制做面包离不开酵母菌，腐乳、酱油、啤酒的酿造过程中，也都离不开真菌。我国食用菌占世界总产量的50%以上，二孢蘑菇、灵芝、杏鲍菇等食药用菌的栽培已成第五种植产业。羊肚菌在上世纪80年代很难被栽培，但是我们国家现在已经可以大面积栽培。

真菌对人类和科学发展作出了巨大的贡献。英国科学家弗莱明在进行细菌培养时，培养皿受到了真菌污染。“真菌产生了抗生物质抑制了细菌的生长，产生了抑菌带，弗莱明因此发现了青霉素。青霉素不能小视，被发现以后，将人类平均寿命延长了20岁。后来又陆续发现了头孢霉素、灰黄霉素、麦角碱、胡萝卜素、核黄素等一些药物，它们都是由真菌产生的。

真菌在工业上除了用于酿造以外，还有其他的用处，比如说，亚麻的脱胶、织物退浆、造纸工业、制革工业、甘油发酵、有机酸的生产、食品发酵，等都离不开真菌。因为真菌可以分泌果胶酶、淀粉酶、蛋白酶等酶类，它们在工业上起到了非常重要的作用。

真菌和现代生物学的发展也是息息相关的，有一个菌叫粗糙脉孢霉，它首先用于真菌遗传学研究，使真菌遗传学成为一个独立的学科。真菌还有同宗配合和异宗配合现象，从而发现了真菌的多型性。人类有的时候会被真菌感染，例如皮肤病，由此发展了医学真菌学。

真菌毒素学是随着致癌物质、毒蘑菇、中毒机理的研究逐渐发展起来的一门独立的学科。作为比较原始的真核生物，真菌参与了揭秘生命之树，就是人们通常讲的真菌的系统演化研究。另外，真菌可以产生活性次生代谢产物，陆续发现了很多新的产物，它们为新药的发现打下了坚实的基础，由此衍生出真菌化学。基于对酵母、曲霉等简单真菌的研究，建立了真核生物的基因表达系统，这个系统的建立为探讨真核生物的基因与其功能。

此外，酵母菌是第一个实现基因组测序的真核生物，发展了基因组学。真菌还可以用于生物防治，实现“以菌治虫“”以菌治菌”，为创造一个良好的人类生存环境作出贡献。

在浩瀚的生命世界里，在生物进化的漫漫长河中，真菌扮演了非常重要的角色，并且必将影响人类的未来。让我们继续发掘自然界真菌资源，不断认识真菌，开发和利用真菌，使真菌更好地造福于人类。

来源：数字北京科学中心