这个南太平洋岛屿可能帮助我们了解真菌是如何进化的

从仙女墨水菌到网状臭角菌,一项新调查记录了法属波利尼西亚莫雷阿岛上超过200种真菌。
small delicate, partially translucent mushrooms growing on a log
这些仙女墨水菌蘑菇在莫雷阿岛的分解木材上生长。Todd Osmundson

在21世纪初的末期,真菌学家Matteo Garbelotto抓着一根绳子,在一处被茂密湿热的热带植物覆盖的陡坡上滑行。地形崎岖难行,但他目光锁定在岩壁上一个不起眼的小悬崖上,那里有一个小小的“战利品”。

“我记得自己被绳子吊着,双手伸在悬崖边,试图采集生长在一个你根本不可能走到的岩石突出部上的蘑菇,”Garbelotto在加州大学伯克利分校(他是该校森林病理学与真菌学实验室的主任)发布的一份新闻稿中说。这种难以到达的蘑菇只是Garbelotto和加州大学伯克利分校研究人员从法属波利尼西亚南太平洋岛屿莫雷阿岛上的植物、树木和土壤中采集到的数百种真菌之一。

Garbelotto称莫雷阿岛是真菌生物多样性的“宝库”。他说,这项调查“是首次尝试为莫雷阿岛乃至整个广阔的岛屿大洋洲地区建立关于真菌多样性的基线信息。”岛上广泛分布的真菌种类繁多,颜色鲜艳,形状奇特——从伞形的仙女墨水菌,到带有菌褶、呈电光黄色的真菌,再到锥形的“鸟巢菌”。

在3月31日发表在《生物地理学杂志》上的一篇论文中,加州大学伯克利分校的科学家们描述了超过550个大型真菌标本,即具有可见子实体的真菌。该收藏包含205个形态种,即主要通过独特的形状和结构差异来区分的分类学物种。这些发现是“莫雷阿岛生物编码项目”(Mo’orea Biocode Project)一项更广泛工作的一部分,该项目在2007年至2010年间记录了该岛海洋和陆地生境中动物、植物和其他非微生物生物的多样性。

lush, tropical forests cover tall sharp peaks on an island
研究团队花费数月时间在莫雷阿岛多样的生境中进行实地考察。Matteo Garbelotto

莫雷阿岛位于社会群岛群岛内,是一座约215万至136万年前形成的火山岛,但从地质学角度来看,它是一个年轻的地质构造。整个群岛从未与大陆陆地相连,大约3000年前波利尼西亚人迁徙至此,而更近的时期则看到了贸易和旅游业的发展。Garbelotto解释说,莫雷阿岛未受破坏的生境和已被人类深刻改变的有人居住区域的结合,使其成为追踪真菌定殖的独特之地。

“由于其偏远性和植被的多样性,莫雷阿岛可能真的掌握着理解真菌进化规律的钥匙,”Garbelotto在电子邮件中写道。“其他岛屿要么离大陆太近,要么植被过于单一,无法提供关于真菌进化的一般性线索。”

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一种“鸟巢菌”(Cyathus species)。菌盖内的“卵”结构会被弹出以繁殖。Todd Osmundson

由于真菌通过微小孢子传播,它们在生境中很可能具有特定的地理分布模式。它们的传播也常常与宿主(如某些动物或植物)以及地质力量(如风、水流或气候)有关。由于真菌的生长依赖于它们所处的环境和其他生物,因此它们是理解岛屿生态关系的良好指标。研究作者写道,这些分布模式对保护和生物多样性评估具有重要意义。

[相关:这种真菌有超过23,000种性别,并且毫不避讳]

“真菌是生态系统中非常重要的组成部分,”该研究的第一作者Todd Osmundson在新闻稿中说。他曾是加州大学伯克利分校的研究员,目前是威斯康星大学拉克罗斯分校的生物学教授。“它们充当主要的分解者,有时也充当病原体,分解腐烂的有机物,并将养分回收成其他生物可以利用的形式。它们作为共生体也非常重要。它们与其他生物共同生活,以换取其他东西来造福该生物。例如,有些真菌会附着在植物根部,与它们交换养分。”

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平菇属(Pleurotus species),一种蚝菇的近亲。Todd Osmundson

在2008年至2009年的采集期间,研究团队会拂晓出发,在湿热的环境中一直搜寻到下午早些时候。他们在岛上各地搜寻真菌——有一天探索了海礁附近的一个小岛,第二天又攀登到近3000英尺高的山上。他们穿梭在棕榈树下,跋涉在红树林中,并与当地波利尼西亚人合作,了解当地真菌的使用情况以及一些生长在私人种植园和地产上的物种。

“在如此小的区域内,生境的多样性令人惊叹,”Garbelotto说。“过了一段时间,我们只需看一眼真菌就能知道我们身在何处——每个生境都有其非常独特的真菌群落。”

采集后,研究小组会为标本拍照并烘干,然后保存在加州大学伯克利分校的标本馆。在实验室里,他们会分析DNA序列来衡量多样性,考察本地性(即本地标本)的程度,以及真菌在岛上的分布情况。将莫雷阿岛的真菌序列与其他世界各地的物种进行比较,有助于研究小组确定这些物种最初来自何处。

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生长在腐烂木材上的Gerronema species。Todd Osmundson

“当我将莫雷阿岛的DNA序列进行比较,发现很少有与世界各地已知真菌的序列完美匹配时,我真的非常惊讶,”Garbelotto在电子邮件中告诉我们。“这告诉我们,我们的标本在很大程度上代表着尚未被描述的真菌。”

他说,收藏中的100多种类群可能是新物种。Garbelotto补充说,少量与已知物种相似的DNA序列表明,他们可能正在处理基因上不同的种群或亚种。虽然大多数真菌似乎与邻近南太平洋岛屿或澳大利亚有祖先联系,但有一小部分可能起源于更远的地方,如南美洲、东亚和欧洲。

这表明,“罕见的、超长距离的跳跃是可能的,”Garbelotto说。“人类的迁徙和贸易对生物多样性具有深远的影响,并可能影响进化轨迹。”

生长在塔希提栗子(Inocarpus fagifer)果实上的真菌。这种树有多种人类用途,据说早期波利尼西亚人在海上迁徙时就带着它。Todd Osmundson
 

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劳伦·J·杨

副编辑

Lauren J. Young 是《Popular Science》的副主编,负责报道健康不平等、环境正义、生物多样性、太空探索、历史和文化。在 2021 年加入 PopSci 之前,她是科学广播电台 Science Friday 的数字制作人和记者。


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