探求萬余種真菌的“真相”
口蘑、杏鮑菇、猴頭菇……名目繁多的菇類僅僅是真菌大家族中的一個分支。真菌是自然生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分,也是物種數(shù)量僅次于昆蟲的第二大生物類群。據(jù)科學(xué)家保守估計,全球真菌約有150萬種,已被描述的現(xiàn)有12萬余種,而我國目前報道的則只有2萬余種。
這些品種繁多、形態(tài)迥異的真菌藏著怎樣的奧秘?這是中國科學(xué)院微生物研究所真菌學(xué)國家重點實驗室的科學(xué)家們努力追尋的答案。
從漫無邊際的戈壁到一望無垠的草原,從高聳入云的雪山到遮天蔽日的原始森林,從人跡罕見的自然保護區(qū)到生機盎然的村莊田園,凡是植被覆蓋豐盈的地方,幾乎都留下了這群真菌學(xué)家的足跡。
許多人都好奇,真菌學(xué)家在野外工作時,具體干些啥?概括地說,就是采集標(biāo)本。比如,采集土樣,用以研究土壤中的小型微生物,如細(xì)菌、霉菌、放線菌;采集植物花朵、腐敗果實,用以研究酵母、毛霉、白粉菌;采集地衣,如石耳、松蘿、石蕊;采集大型真菌,如多孔菌、傘菌、盤菌;還有專門收集另類樣品的,如動物糞便,用以分離研究一類特殊糞生真菌。
收集這些標(biāo)本有什么用處?副研究員寶麗給經(jīng)濟日報記者舉了個例子:天然產(chǎn)物是極為重要的藥物來源,存在許多結(jié)構(gòu)新穎、活性強和作用機制新穎的抗菌活性成分,其中真菌次級代謝產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物活性更為豐富多樣。西藏墨脫是“地球上最后的秘境”,寶麗和同事深入調(diào)研,采集到500多份珍貴標(biāo)本并分離獲得100余株菌種。最終,從油瓶霉屬真菌中獲得新型抗耐藥金黃色葡萄球菌活性的先導(dǎo)化合物,為新型抗菌藥物的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
“我們的使命就是揭開真菌王國的神秘面紗,在此基礎(chǔ)上記錄并不斷認(rèn)識、開發(fā)、利用,使之造福人類。”副研究員魏鐵錚說。
高海拔、高落差、低緯度,這些特殊的地理因素孕育了青藏高原豐富多樣的生態(tài)類型,為真菌生長提供了理想的棲息之地,也深深吸引著實驗室的科學(xué)家們。
姚一建研究員便是其中一位。冬蟲夏草是青藏高原特有的珍貴藥用菌,但是其起源與演化一直不清晰。廣泛采集標(biāo)本、分離菌種,姚一建帶領(lǐng)團隊澄清了冬蟲夏草的地理分布范圍,提出了冬蟲夏草起源于上新世——更新世高原抬升時期、并在更新世第二次冰期產(chǎn)生遺傳分化的假說。
“通過幾十年研究,真菌學(xué)實驗室研究團隊基本摸清了青藏高原地區(qū)真菌王國的‘家底’,促進了當(dāng)?shù)卣婢Y源的深層次開發(fā)。”姚一建說。
聚焦青藏高原高等真菌活性次級代謝產(chǎn)物,劉宏偉研究員帶領(lǐng)團隊建成了國內(nèi)首個青藏高原高等真菌菌株、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵物和純化合物的集成資源庫,發(fā)現(xiàn)新結(jié)構(gòu)化合物420個,發(fā)現(xiàn)2個作用機制獨特的新結(jié)構(gòu)、抗腫瘤先導(dǎo)分子和1個靶向腸道菌群的藥物候選分子,揭示了青藏高原次級代謝產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和活性多樣性,為我國創(chuàng)新藥物研制提供了優(yōu)質(zhì)化合物資源。
而這僅是眾多成果的“冰山一角”。長年累月在平均海拔4000米以上的“世界屋脊”跋涉,實驗室研究團隊共采集收藏真菌標(biāo)本6萬余份,分離保藏菌種1萬余株;鑒定真菌5228種,其中地衣型真菌1131種,占全國已知地衣型真菌物種數(shù)的近40%,食用菌927種,約占我國已報道食藥用菌種數(shù)的53%。與此同時,構(gòu)建了國內(nèi)首個青藏高原重要經(jīng)濟真菌活性產(chǎn)物資源庫、發(fā)現(xiàn)了一些作用機制獨特的新結(jié)構(gòu)抗腫瘤先導(dǎo)分子,并成功轉(zhuǎn)讓了猴頭菌、杏鮑菇、白肉虎掌菌等相關(guān)專利和開發(fā)利用技術(shù)。
對于充滿未知風(fēng)險的科學(xué)探索來說,熱愛是唯一的動力。“真菌與97%的植物共生,其物種多樣性極其豐富。摸清我國這一微生物資源的‘家底’,才能更好地開發(fā)利用。”莊文穎研究員說。
來源‖經(jīng)濟日報