痴迷于“无用”科学的科学家

2017-02-13 21:54布兰登·凯姆
飞碟探索 2017年2期
关键词:壶菌无用真菌学

布兰登·凯姆

1984年的一个春日,乔伊斯·朗科尔接到了美国缅因州立大学生物学家琼·布鲁克斯的电话。布鲁克斯拿到了美国国家科学基金会拨款支持的一个项目,研究泥炭沼泽中真菌和细菌之间的相互作用。布鲁克斯需要一个帮手,她打听到朗科尔对真菌有一些了解,便打了这通电话。

关于真菌,朗科尔知道的可真是不少。在20世纪60年代末告别实验室生涯以全力养家之前,朗科尔一直在密歇根大学研究真菌。现在,她的大儿子已经上大学了,而她正打算找些事情做。她接受了布鲁克斯提供的工作机会。当她们的工作(后来促生了投入商业应用的泥炭污水过滤系统)在几年后结束时,朗科尔决定去拿下博士学位。她研究的重点是真菌中被称为壶菌的一个分支。

当时,壶菌在科学界是一个要多冷门有多冷门的课题。虽然真菌与植物和动物并列,在生物圈中独立构成一个完整的“界”,但是在过去,真菌学对人们来说是一个完全神秘的领域。就是放在今天,真菌学的大部分内容对人们来说依然是神秘未知的。与真菌学家相比,植物生物学家简直就像是常在黄金时段出镜的电视明星。至于听说过壶菌的人,那简直是寥寥无几,研究它们的人就更少了。回想起来,当时的人们丝毫没有察觉到壶菌有着多么重要的意义。现在,他们明白了。

朗科尔恰好了解壶菌,因为她在密歇根大学的导师——伟大的真菌学家弗雷德·斯派洛——已经研究过它们了。但是,它们中的很多仍有待进一步的研究。因此,就在她的博士生涯中,朗科尔发现了三个新种和一个新属。对那些对大自然有着强烈兴趣的人来说,壶菌无疑充满了吸引力:它们的进化起源可追溯到6亿年前;虽然它们主要是水生的,但是在每个潮湿的环境中都能够找到它们;它们的孢子,利用与精子的尾巴极为相似的鞭毛,推动自己在水中前进。朗科尔说,虽然实用化的观点通常认为研究壶菌毫无用处,但实际上,壶菌是很有趣的。

学校为朗科尔提供了一间办公室和一台显微镜。她开始工作:从池塘、沼泽和土壤中收集壶菌,摸索着在培养基中培养它们,细致入微地描述它们,绘制它们的进化树。她经常在《真菌学》杂志上发表文章,为人类知识的大厦增砖添瓦。她发表的论文有:《(壶菌目)Chytriomyces angularis种的形态学和游动孢子的超微结构》《单毛菌属polymorpha 种的游动孢子超微结构》《1960年以来的壶菌纲分类学》。

要不是在华盛顿特区的国家动物园发生了一件奇怪的事情——蓝毒箭蛙开始莫名其妙地死亡,故事也许就不再继续了。动物园的病理学家唐·尼科尔和艾伦·派舍尔一筹莫展。他们注意到,在死亡的青蛙身上生长着一些奇怪的东西。虽然他们不认识,但他们怀疑这是一种原生于水中的真菌。他们在互联网上做了大量搜索,意识到朗科尔对于此事可能有着独到的见解,便给她寄去一个样品。朗科尔拿到样品后立即进行了培养,最终将其认定为壶菌的一个新的属和种。她将其命名为蛙壶菌(Batrachochytriumdendrobatidis),简称Bd。

这种特殊的壶菌能够导致一种比地球生命故事中其他疾病更具毁灭性的疾病,其毁灭性远非科学家所能描述的。在朗科尔对蛙壶菌做过最初的特征鉴定之后,她和尼科尔、派舍尔的继续研究表明,沾染了蛙壶菌的青蛙都会死亡。其他科学家很快将蛙壶菌及因其引发的疾病(这种疾病被称为壶菌病)与哥斯达黎加、澳大利亚和美国西部两栖动物大规模的死亡联系在了一起。在此之前,人们还没有发现哪种疾病可以导致一个物种的灭绝,而本文提到的壶菌病,已经将几十个

物种赶尽杀绝,并且威胁到数百个物种的生存(人们在超过500个物种身上都发现了壶菌的身影)。

几乎在一夜之间,朗科尔从默默无闻一跃进入了有关这次两栖动物大浩劫的科学研究中心。“如果我没有研究过‘无用的壶菌,”她说,“我们就不知道该如何处理它们。”她的研究是至关重要的——不仅是初步的特征鉴定,还有她对壶菌的系统性研究和分类上的见解。她的研究为人们提供了一个有关蛙壶菌的概念框架:它来自何方?是什么让它如此奇怪,而又如此可怕?为什么它对一些物种的影响有别于其他物种?

这些问题,至今还没有得到确定的回答。但是平心而论,无论是在我们目前对壶菌的理解上,还是我们将来会取得的任何进步上,朗科尔都发挥了重要作用。(任何对这方面知识的进展状态感兴趣的人,都可以阅读最近由詹姆斯和朗科尔合著的一篇综述论文。尽管这种疾病十分恐怖,但它听起来就像是一个科学侦探故事。概括来说,蛙壶菌确实很古老,它们现在已经开始以一种不可预测的方式进化,产生了新的杂交种,其中一种还有剧毒。人类在世界各地转移两栖动物的行为,导致毒性菌株迅速传播,已经使得该问题急剧恶化。)

朗科尔开发的处理壶菌的专业技术,以及分离、培养和处理真菌的方法和技巧,都是很重要的。密歇根大学的真菌学家、朗科尔的长期合作者蒂莫西·詹姆斯说,她培训了无数科学家,让他们了解如何应对蛙壶菌;她的实验室里保存的壶菌库,是一个全球性共享资源。我们可以想象,这就像一个不断扩大的菌丝网络,从真菌中发芽长出的根状卷须,从她开始向外延伸,一直延伸进入科学世界。密歇根大学的真菌学家汤米·詹金森说:“就壶菌病研究而言,如果不是朗科尔,很难想象我们现在会是个什么情况。”

人们对新出现的蛙壶菌的理解,也适用于其他疾病。在一系列可怕的真菌疾病暴发中,壶菌病只不过是第一例而已,随之而来的还有蝙蝠的白鼻综合征、蛇真菌病、橡树的突然死亡,在过去10年间已经动摇了全球生态。人们从壶菌病暴发中获得的经验,已经被应用于这些疾病,并将应用于未来的真菌病暴发。可以肯定地说,将来的真菌病还会有很多:由于一些未知的原因,真菌病似乎比其他类型的疾病出现得更快,并且它们正变得更具破坏性。朗科尔对一个没有明显应用前景的、不为人所知的真菌群体的深入研究,被证明是非常重要的。“她拥有的是对生物有机

体纯粹的、真正的、本质上的热爱。”詹姆斯说。

这是一个值得我们反思的教训。在科学界,有着明显的潜在应用价值的科学努力,与纯粹出于好奇心、为了追求知识本身而进行的科学努力之间的紧张关系,是一个永恒的话题。从大局上来看,存在此类紧张关系是健康的。但是,当预算受到挤压时,仅仅出于好奇心而进行的科学努力,很容易成为被砍掉的目标。这一状况似乎在美国变得越来越公开,一些官员长期以来一直反对既浪费又无聊的基础研究。

“你永远不知道,在什么时候一些知识就会变得有用。”朗科尔说。已经80多岁的她依然

没有退休的打算。研究真是太有趣了。除了在蛙壶菌方面的工作,她还继续研究其他壶菌,就在2016年她又发现了一个新种——集壶菌属microbalum种,这是第一种被发现的生活在腐烂的有机质中,而不是寄生在宿主身上的壶菌。她说:“等待我们去发现的东西还有很多。无论是否用得上,了解我们的世界都是一件有价值的事情。”

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