小不點(diǎn)兒細(xì)菌環(huán)游世界

梁宇　李柏鍵

“老地衣”的生存秘密

我們被海浪沖上了一座滿(mǎn)是地衣和苔蘚覆蓋的小島。之前相傳小島上沒(méi)有雨水，土地幾乎都是永久冰凍的凍土，缺乏養(yǎng)分。為了找到地衣生存的秘密，我們借著風(fēng)力飛到了一株較為年長(zhǎng)的地衣上，向它問(wèn)起了地衣誕生的故事。

知識(shí)鏈接：地衣誕生記

為了適應(yīng)這樣的環(huán)境，地衣的“祖先”，也就是一些藻類(lèi)和真菌共同進(jìn)化形成了一種復(fù)合體生物。在這個(gè)復(fù)合體中，藻類(lèi)進(jìn)行光合作用，為真菌提供營(yíng)養(yǎng);真菌從外界吸收水分和無(wú)機(jī)鹽，并將藻體包被在其中，以避免陽(yáng)光直射導(dǎo)致藻類(lèi)細(xì)胞干燥死亡。兩位先祖互相依存，共同度過(guò)了那段艱苦的歲月，才能一直活到今天。

巖石上的地衣與苔蘚

年長(zhǎng)的地衣說(shuō)道，“我們的出現(xiàn)讓這片貧瘠的大地開(kāi)始有了轉(zhuǎn)機(jī)。我們不斷分泌的地衣酸腐蝕了我們生長(zhǎng)的巖面，讓巖石表面逐漸龜裂和破碎，加上風(fēng)化作用，逐漸在巖石表面形成了土壤層。土壤，為其他高等植物的生長(zhǎng)創(chuàng)造了條件。因此，我們常被稱(chēng)為‘植物拓能者或‘先鋒植物。”地衣自豪地講起過(guò)去的故事，“我還記得我旁邊的苔蘚兄弟就是在我們誕生后不久出現(xiàn)的，盡管沒(méi)有分化出根莖葉，但是它和我不一樣，它已經(jīng)是真正的植物了。”這時(shí)，老地衣突然對(duì)我說(shuō)：“對(duì)啦，我之前在這苔原上見(jiàn)過(guò)一些和你們有些像的生物，不知道是不是你們的親戚，你們快去看看吧。”說(shuō)著，它指了指身后方。

順著老地衣的指引，我們找到了一群正在巖石表面曬太陽(yáng)的光合細(xì)菌。我們問(wèn)他們哪里有東西可以填飽肚子時(shí)，他們卻說(shuō)曬曬太陽(yáng)就可以了。我們十分疑惑，這時(shí)，一個(gè)小光合細(xì)菌跳出來(lái)告訴我們：“我們光合細(xì)菌雖然跟你們一樣是細(xì)菌，但是我們體內(nèi)可是比你們多一個(gè)寶貝——光合色素。有了它我們就可以直接利用太陽(yáng)的能量合成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)了，不像你們四處漂泊覓食，怎么樣，我很厲害吧？”我們紛紛點(diǎn)點(diǎn)頭。小細(xì)菌笑著說(shuō)：“在苔原碰到‘老鄉(xiāng)太不容易了，我還是把制造光合色素的原理講給你們吧。”

偶遇“牧草之王”

不知道過(guò)了多久，島上突然吹起了季風(fēng)，我們一路乘著季風(fēng)深入內(nèi)陸，抵達(dá)了大陸深處的溫帶草原，慢慢降落在一株草細(xì)長(zhǎng)的葉片上。這株草察覺(jué)到我們的到來(lái)，熱情地和我們打招呼，并告訴我們這一帶的情況。

“這里的氣候?qū)儆诘湫偷牟菰瓪夂颍驗(yàn)殡x海洋遠(yuǎn)所以不怎么下雨，只有夏天偶爾會(huì)下幾場(chǎng)雨。因?yàn)闅夂蚋稍铮L(zhǎng)不了高大的樹(shù)木，只有我們這種不怎么需要水分的草類(lèi)植物和一些耐旱作物在這里生長(zhǎng)。自我介紹一下，我是針茅草，我旁邊是苜蓿草。我是多年生的禾草，是典型的草原植物。因?yàn)槲业母毺貏e發(fā)達(dá)，即使是地下深處的水我也可以喝到，所以完全不怕干旱。苜蓿草也是多年生的草本植物，不過(guò)它是豆科的牧草，數(shù)量多而且各個(gè)營(yíng)養(yǎng)豐富，還能改良土壤，讓這里可以生長(zhǎng)更多的牧草，所以被人類(lèi)譽(yù)為‘牧草之王。”

光合色素是在光合作用中參與吸收、傳遞光能或引起原初光化學(xué)反應(yīng)的色素。主要包括三類(lèi)：葉綠素（包括細(xì)菌葉綠素）、類(lèi)胡蘿卜素和藻膽素。光合細(xì)菌中的光合色素是細(xì)菌葉綠素

苜蓿草是豆科牧草，能改良土壤，所以被人類(lèi)譽(yù)為“牧草之王”

針茅草是多年生禾草，是典型的草原植物

針茅草頓了頓，又說(shuō)道：“對(duì)了，我好像在哪里見(jiàn)過(guò)你們，好像是在豆科植物的根部，對(duì)，你們是不是也叫根瘤菌？你們和豆科植物的根共生，形成一個(gè)個(gè)腫瘤狀的組織，也就是根瘤。然后把大氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氮肥給我們植物，同時(shí)我們植物也會(huì)通過(guò)根部輸送一些養(yǎng)分給你們，形成了奇妙的共生關(guān)系。我的兄弟苜蓿好像就和你們挺熟的，我也想和它一樣長(zhǎng)得壯壯實(shí)實(shí)的，你要不要在我這兒定居下來(lái)？”

植物根系上的根瘤

滿(mǎn)眼綠色的熱帶雨林處處隱藏著生存智慧

白蟻腸道里寄生著降解木質(zhì)素的微生物，幫助它把樹(shù)干中的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為養(yǎng)分

我連忙解釋說(shuō)我們不是根瘤菌。但聽(tīng)了它的介紹，我對(duì)這群叫根瘤菌的小伙伴還是挺感興趣的。于是我們順著苜蓿的根部，來(lái)到地下見(jiàn)到了根瘤菌的小伙伴。我的細(xì)菌小伙伴通過(guò)和土壤里的根瘤菌進(jìn)行質(zhì)粒轉(zhuǎn)移和基因交流，獲得了固氮的能力，在這里定居下來(lái)。我仍舊堅(jiān)持著想要四處游歷的想法。不過(guò)為了度過(guò)這里寒冷干燥的冬天，這里的固氮菌形成了圓形的休眠體——孢囊，不抗熱但抗干旱，而我們因?yàn)槠吹男枰M(jìn)化出了更為強(qiáng)大的休眠體——芽孢。對(duì)高溫、紫外線(xiàn)、干燥、電離輻射和很多有毒的化學(xué)物質(zhì)都有很強(qiáng)的抗性。

暗藏生存智慧的熱帶雨林

冬季過(guò)去了，我們紛紛從芽孢里蘇醒過(guò)來(lái)，沿著初春消融的河流離開(kāi)草原，進(jìn)入一片茂盛的熱帶雨林。

由于雨林中雨水沖刷，導(dǎo)致雨林表層土的養(yǎng)分大量隨著降水被沖刷到河流里，這里生活著非常多以枯木和落葉為食物的腐生真菌。看來(lái)我們要以這些富含木質(zhì)素和纖維素的植物尸體為食飽飽地美餐一頓了。

熱帶雨林里生活著大量的藤蔓植物，它們攀援在大樹(shù)的樹(shù)干上，直達(dá)天際，有的甚至已經(jīng)把其中的大樹(shù)活活困死。我們順著風(fēng)落到一株藤蔓植物的葉子上，問(wèn)它為什么它們的家族在熱帶雨林里這么興盛。它告訴我們：

“熱帶雨林植物眾多，為了生存下去就必須爭(zhēng)奪陽(yáng)光，用最高效的手段生長(zhǎng)到光照充足的上層。比如有的大樹(shù)就長(zhǎng)得十分高大。我們一族盡管沒(méi)有大樹(shù)那般粗壯的根系和枝干，但我們依附于大樹(shù)的樹(shù)干，快速向上攀援，抵達(dá)上層后便開(kāi)始橫向擴(kuò)張，幾乎占據(jù)了雨林的上層，所以很快就在熱帶雨林中占據(jù)了生存的優(yōu)勢(shì)。而那些沒(méi)能獲得陽(yáng)光的植物，要么只能減少自己養(yǎng)分消耗，變得低矮稀疏，要么只能逐漸死亡。沒(méi)辦法，生存的競(jìng)爭(zhēng)就是這樣的殘酷。”

這時(shí)，我看到一個(gè)個(gè)白色的小蟲(chóng)子在樹(shù)干里爬來(lái)爬去，好像在啃食樹(shù)干。藤蔓告訴我們，它們叫白蟻，已經(jīng)存在于地球2億年了。它們以樹(shù)干為食，這并不是所有蟲(chóng)子都能做到的。因?yàn)榘紫伒哪c道里面寄生著大量可以降解木質(zhì)素的微生物，幫助白蟻把樹(shù)干中的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為可以利用的養(yǎng)分。我的一些小伙伴出于好奇，通過(guò)與熱帶雨林中白蟻腸道里共生的微生物進(jìn)行基因交流和進(jìn)化，獲得了降解木質(zhì)素的能力，所以它們決定不再漂泊定居于此。而我想要去到更多地方，認(rèn)識(shí)更多朋友，見(jiàn)證這顆星球在我誕生3000萬(wàn)年后的模樣。

一路走來(lái)，我看到了豐富多彩的自然景觀和動(dòng)植物，甚至和我一樣的微生物。地球上因?yàn)楣庹铡囟鹊牟煌又罅鳌⒓撅L(fēng)和降水的影響，形成了各種各樣的區(qū)域環(huán)境。而生物們?yōu)榱诉m應(yīng)這復(fù)雜多變的自然環(huán)境，也進(jìn)化出了自己的生存之道，在地球這顆藍(lán)色星球上奏響偉大的生命之歌。

（責(zé)任編輯/陳天昊 美術(shù)編輯/李子夜）