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真菌微宇宙:看生態煉金師如何驅動世界、推展生命,連結地球萬物

真菌微宇宙:看生態煉金師如何驅動世界、推展生命,連結地球萬物

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9789860633627
梅林.謝德瑞克
周沛郁
果力文化
2021年8月02日
160.00  元
HK$ 136  






ISBN:9789860633627
  • 叢書系列:考現學
  • 規格:平裝 / 320頁 / 14.8 x 21 x 1.6 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
    考現學


  • 自然科普 > 科普叢書

















    真菌,

    是地球上最優雅的生命策略,

    也是最精細而普遍的存在。



      ★2017年法蘭克福書展最受矚目重點書

      ★《時代》雜誌、BBC Science Focus、《每日郵報》、《泰晤士報》、《每日電訊報》評選年度最佳書籍

      ★美國亞馬遜超過2800位、英國亞馬遜2700位讀者五星推薦

      ★亞馬遜蕈菇真菌類書籍第一名、環境生態類書籍第二名

      ★行政院農業委員會林業試驗所森林保護組張東柱審訂




      每當我們談論真菌,往往都被蕈菇主宰了想像。



      然而,蕈菇只是真菌的子實體(就像是果實),真正多數的真菌,都生活在我們看不見的地方,隱而不顯。我們對真菌所知甚少,有超過90%的真菌不曾被人類記錄,但卻默默地構成了一個廣泛而且多樣的生物王國,維持著地球上幾乎所有的生物系統。從海床上最深層的沉積物,到沙漠的土表、南極冰凍的谷地,甚至我們的腸胃……在這個地球上,很少有真菌到不了的角落。



      劍橋大學生態熱帶學博士,梅林.謝德瑞克,是英國近年備受歡迎的生物學家,真菌是他生活上的繆思,也他是投身學術的原因,好探索這個一直存在於我們身邊,卻彷彿平行時空般隱密而龐大的世界。



      或許從來沒有人這樣跟你說過,但梅林.謝德瑞克便試著要告訴你:若想要了解我們居住的星球與環境,了解我們何以如此思考、感覺與表現,真菌就是關鍵。



      ◆把生命推進陸地的前鋒

      在那個陸地尚未出現生命的久遠年代,是真菌率先結合藻類,成為地衣,把生命推進焦枯荒涼的陸地。地衣破壞、分解岩石,最早的土壤隨之誕生,鎖在岩石裡的養分與礦物質才得以進入生物的代謝循環系統中。時至今日,陸地上最荒涼的土地,仍然是由地衣衝鋒陷陣,建立新生態系。



      ◆植物的根本:真菌

      六億年前,綠藻從淺水中登陸,沒有根系的它們藉由連結真菌,才得以輸送水分,從大地汲取養分,這是最早的植物型態。這樣久遠的聯盟,演化成現在的「菌根關係」。今日,仍有超過90%的植物種類依舊依賴「菌根菌」,這些無數的微小互動,也表現在植物的外形、生長、滋味和風味中。而科學家更發現:在森林的地底下,有一組由植物與真菌組成的神祕網絡:「全林資訊網」。



      ◆人類離不開真菌

      《發酵聖經》曾提及:「某種程度上,我們吃進的微生物,決定了我們的代謝能力。」這裡的微生物,指的就是真菌。人類與真菌的關係密切,身體或腸道內的微生物,就是最好的證據。不僅如此,人類更善用各種發酵設備與真菌合作,製造出我們熟悉的酒精、醬油、疫苗、盤尼西林,或是碳酸飲料裡的檸檬酸,我們由內而外,與真菌之間建立了密切的合作行為。



      ◆諸神血肉:展現心靈之藥

      真菌演化出來的化學物質──裸蓋姑鹼,被歸類成迷幻藥或宗教致幻劑,自古以來就被納入人類社會的儀式與精神教義中,這類蕈菇的應用,目前最早的記載發生於墨西哥,修士將這種被稱為「諸神血肉」的蕈類,呈給了加冕時的阿茲特克皇帝。這種迷幻蕈菇可以用來鬆脫我們思想的界線,軟化心智的死板習慣,甚至,科學家發現,其中含有的活性成分,能夠減輕癌末病患的重度憂鬱與焦慮。



      ◆什麼都吃!分解的大藝術家

      我們現在呼吸、居住的空間,是真菌分解各種生物遺骸所空出來的空間;如果真菌停止分解作用,地球上的遺骸,足足可以堆積出幾公里深的厚度。



      真菌多樣的代謝能力是化學轉換的藝術,能夠分解許多地球上最頑固的物質。木材裡的木質素,就稱得上最難分解的物質之一,但對白腐菌來說,分解卻是輕而易舉的事情。科學家也試圖運用真菌的好胃口,訓練它們分解菸蒂、殺蟲劑、尿布、PU塑膠與致命神經毒氣,甚至是核廢料的放射性物質——科學家發現,一種能吸收放射性粒子散發能量的「輻射營養真菌」,就在車諾比的廢墟裡旺盛生長;而廣島在原子彈的轟炸後,據說,最先長出來的生物就是松茸。



      梅林在書中描寫了自己在巴拿馬叢林等地方研究真菌的歷程,並以優美精練的文筆,探究真菌在不同時空背景、文化以及各種領域的發展(包括親自服用迷幻蘑菇的過程),同時紀錄研究真菌的學者如何交鋒,也描繪真菌在科技上帶來的驚人成就。



      紮實的學術訓練,加上細膩的觀察與人文觀點,都為《真菌微宇宙》展現出更宏大的格局與企圖,也描繪出更動人的世界。最終,梅林嘗試著要讓我們理解的是:在這個世界上,唯有真菌,才能將各種生命串連在一起。



      「我們活著,都在呼吸真菌!

      真菌造就世界,

      卻也能夠瓦解世界。」



    名人推薦



      胖胖樹 王瑞閔�植物科普作家

      董景生�林業試驗所植物園組組長

      蔡怡陞�博士、中研院生物多樣性研究中心副研究員

      謝廷芳�行政院農業委員會農業試驗所植物病理組組長--共同推薦

      (依姓名筆畫順序排列)



    各界好評



      「質感亮眼的初試啼聲之作……從麵包到酒,到構成生命的質料,這世界繞著真菌打轉,而梅林.謝德瑞克為我們做了一流的描繪。」──《科克斯書評》



      「深具啟發地探討真菌,證明真菌和人類的關聯遠遠不止於用在烹飪中……(《真菌微宇宙》)是對另一個生物界令人無比享受的讚歌。」──《出版人週刊》(Publishers Weekly)



      「這本非凡之作令人愛不釋手,探索了真菌驚人的活躍範圍──讓生命登陸陸地;以無數的方式和其他生命形態互動;塑造了人類歷史,甚至可能保衛我們的未來。《真菌微宇宙》既嚴謹科學,又大膽想像,提出了關於地球生命各種特質的一些根本問題。」──尼克.賈丁(Nick Jardine),劍橋大學科學歷史與哲學名譽教授



      「《真菌微宇宙》是梅林.謝德瑞克的傑作,既學術又有創見,並且引人入勝,讀來享受。這本書為生物的真菌界提供了極具洞察力的新分析,所有生物領域的學生讀了都會獲益良多。」──伊恩.韓德森(Ian Henderson)博士,劍橋大學植物學講師



      「真菌令人著迷!優雅的生命策略加上精緻的普遍存在,驅動了全球的生態系。謝德瑞克的書中極富教育意義,提供了新觀念。透過謝德瑞克的目光來看,真菌學與藝術、哲學和人類社會融為一體。謝德瑞克的筆法真實而私密。他的書有趣又有教育意義。」──烏塔.帕茲科夫斯基(Uta Paszkowski),劍橋大學植物分子遺傳學教授

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    【前言】

    【作者序】身為真菌是什麼情況?

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    【第一章】真菌的迷人誘惑


    用氣味參與真菌對話香氣:真菌的迷人魅力拜訪松露獵人尋找松露:我們不是最先來的歸家現象與接合捕捉生物的掠食性真菌我們如何理解真菌

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    【第二章】活生生的迷宮

    菌絲體網絡菌絲體的覓食與進食機制菌絲體的生長菌絲體之中的傳輸與流動感測、處理訊息真菌電子通訊系統真菌的智能?

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    【第三章】地衣:最親密的兩個陌生人

    地衣:真菌與藻類的共生改變地球面貌的地衣水平基因轉移地衣的終極生存極限地衣的生存策略建立共生關係的條件其他的共生夥伴

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    【第四章】菌絲體的心智


    綁架昆蟲心智的真菌迷幻心靈的裸蓋菇真菌的迷幻手段迷幻藥:人類精神症狀的神奇解方真菌的延伸行為神奇蘑菇�諸神血肉被禁止的鍊金術

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    【第五章】在植物的根出現之前


    合作新篇章:菌根關係陸上生命的根源:菌根菌對植物生長的影響真菌和植物間的社交策略研究尺度的轉換內捲化的共生相伴土壤與真菌

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    【第六章】全林資訊網


    植物間的碳移轉通道共享菌根網絡供源與積存誤入植物中心主義的討論共享菌根網絡的利與弊植物是否會主動傳遞訊息?無尺度的網絡我們該如何類比、看待全林資訊網?

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    【第七章】基進真菌學

    天才分解者真菌的草根科學運動讓真菌拯救世界 I真菌修復法草根實驗者大白蟻的外化腸道真菌建材讓真菌拯救世界 II

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    【第八章】走進真菌的微宇宙


    我的酵母菌實驗是分類系統還是價值判斷?是合作還是競爭?研究共生互動醉猴子假說

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    【後記】這堆堆肥

    【致謝】

    【注釋】









    身為真菌是什麼情況?




      真菌無所不在,卻很容易被忽略。真菌在你體內,也在你身邊。真菌供養你和你依賴的一切。在你讀這些字的當下,真菌正在改變生命發生的方式;真菌這麼做已超過十億年。真菌吃岩石,產生土壤,分解汙染物,滋養、殺死植物,在太空生長,引發幻覺,產生食物,製藥,控制動物行為,影響地球的大氣組成。想要了解我們所住的星球、我們思考、感覺、表現的方式,真菌是個關鍵。然而真菌一生幾乎都隱而不顯,超過百分之九十的真菌還不曾有過記錄。我們從真菌學到的愈多,愈發現少了真菌說不通。



      真菌組成一個生物王國──和「動物界」或「植物界」一樣,是個遼闊熱鬧的範疇。細小的酵母菌是真菌,世上最大的生物之一──蜜環菌(Armillaria)蔓延的網絡也是真菌。目前的記錄保持者在美國奧勒岡州,有幾百噸重,蔓延十平方公里,大約兩千到八千歲。可能還有許多更大型、更古老的樣本尚未發現。



      地球最戲劇化的事件中,許多曾是(而且仍然是)真菌活動的結果。植物因為和真菌合作而離開水中,不過是五億年前的事,真菌成為植物根系數千萬年,直到植物能演化出自己的根。今日,超過百分之九十的植物依賴菌根菌(mycorrhizal fungi,這字來自希臘的真菌〔mykes〕和根〔rhiza〕),可以用共享的網絡來連結樹木,這網絡有時稱為「全林資訊網」。這古老的關係促成了陸上所有可以辨識出的生命,而這些生命的未來取決於植物和真菌持續建立健康關係的能力。



      植物或許綠化了地球,但如果我們把目光放回四億年前的泥盆紀,會看到另一種令我們驚歎的生命形態──原杉藻。這些活生生的尖塔散生在地景中。許多比兩層樓的建築還要高。放眼望去,找不到接近這種體型的生物;雖然當時已有植物存在,但都不過一公尺高,有脊柱的動物還沒離開水中。小昆蟲以巨大的樹幹為家,在樹幹裡啃出房間和走廊。這謎一般的生物群(以前認為是巨大的真菌)是至少四千萬年之間在乾燥陸地上最大的生命構造,存在時間比人屬(Homo)長了二十倍。



      至今,陸上生的新生態系仍然是由真菌建立。火山島嶼形成,或是冰河後退、露出裸露的岩石時,地衣這種真菌和藻類或細菌結合的產物,就是最先登陸的生物,會產生土壤,之後植物才能落地生根。在完善的生態系裡,如果沒有真菌組織的緻密之網把土壤固定在一起,土壤會迅速被雨水沖刷。地球上很少有真菌到不了的角落;從海床上最深層的沉積物,到沙漠的土表,到南極冰凍的谷地,到我們的腸胃和孔口。一株植物的葉和莖上,就存在數十、甚至數百種的真菌。這些真菌會在植物細胞之間的空隙交織成緊密的織錦,協助植物抵禦病害。自然狀態下生長的植物都少不了這些真菌;真菌對植物而言,就像葉子或根一樣不可或缺。



      真菌可以在各式各樣的環境生長茁壯,靠的是它們多樣化的代謝能力。代謝作用是化學轉換的藝術。真菌是代謝的魔法師,靈巧地探索、覓食、回收利用,它們的能力只有細菌能相提並論。真菌靠著強大酵素和有機酸的混合物,分解地球上一些最頑固的物質,從木質素(木材中最堅韌的組成)到岩石、原油、聚胺塑膠(polyurethane plastic)和TNT炸藥。很少環境對真菌來說太極端。礦場廢水裡分離出來的一種真菌,是目前發現最抗輻射的生物之一,或許能幫忙清理核廢料場。車諾比(Chernobyl)的核子反應爐裡住了大量的這種真菌。一些耐輻射的菌種,甚至會朝著放射性的「熱」粒子生長,似乎能把輻射當作能量來源,就像植物利用陽光中的能量。



      ***



      蕈菇主宰了最普遍的真菌想像。不過植物的果實屬於遠比較大的結構,結構中還包括枝幹和根;同樣的,蕈菇只是真菌的子實體,也就是產生孢子的地方。孢子對真菌的功能,就像種子之於植物──讓它們傳播出去。真菌藉著蕈菇,懇求真菌以外的世界(從風到松鼠)幫忙傳播孢子,或是防止干擾這個過程。蕈菇是真菌變得可見、刺鼻、令人垂涎、美味、有毒的部分。然而,蕈菇只是眾多方式中的一種;絕大部分的真菌完全不產生菇體,就能釋放孢子。



      多虧真菌子實體散播孢子的多產特性,我們活著都在呼吸真菌。有些真菌會爆炸噴散孢子,加速後的速度比起剛發射後的太空梭快了一萬倍,時速達一百公里──在生物活動的速度中名列前茅。其他種的真菌會產生自己的微氣候──蕈菇的菌褶蒸發水分,產生氣流,帶著孢子往上飄。真菌每年產生五千萬噸的孢子(相當於五十萬頭藍鯨的體重),因此是空氣中有生命粒子的最大來源。雲裡也有孢子,這些孢子會促使水滴和冰晶形成,最後形成雨和雪、霰和冰雹。



      有些真菌(像是把糖發酵成酒精、讓麵包發酵膨脹的酵母)是單細胞,藉著出芽生殖,一分為二。然而,大部分的真菌會形成許多細胞的網絡──菌絲(hyphae,發音:HY fee),這是細小的管狀結構,會分枝、融合、交纏成亂糟糟掐絲藝品般的菌絲體。菌絲體是指最常見的真菌習性,應該視為一個過程,而不是一種東西──是一個試探性、不規律的趨勢。水和養分透過菌絲體網絡,流過生態系。有些種類真菌的菌絲體可以用電流刺激,沿著菌絲傳導電流活動,類似動物神經細胞裡的電脈衝。



      菌絲會形成菌絲體,但也會形成更特化的構造。子實體(例如蕈菇)是由菌絲束交纏而成。這些器官除了釋放孢子,還有許多厲害的功能。有些像是松露會產生香氣,因此成為世上最昂貴的食物之一。也有些像毛頭鬼傘(Coprinus comatus),雖然本身的質地並不堅硬,卻會從柏油地裡鑽出,抬起沉重的鋪路磚。摘朵鬼傘,就能煎來吃;把鬼傘放在罐子裡,潔白的菇體幾天內就會化成烏黑的墨汁(本書的插畫就是用鬼傘的墨汁繪成)。



      真菌擁有代謝天賦,因此能建立各式各樣的關係。打從植物成為植物以來,不論是根或莖的養分或防禦都依賴真菌。動物也處處仰賴真菌。地球上最大、最複雜的社會是由人類形成,第二名則是切葉蟻。蟻群數量可以達到八百萬隻以上,地下的蟻巢擴張到直徑逾三十公尺。切葉蟻的生命以洞穴隔室裡栽培的那株真菌為中心,牠們會用葉子碎片餵養真菌。



      人類社會和真菌的糾葛不亞於切葉蟻。真菌造成的病害導致數十億美元的損失──稻熱病菌每年損害的稻米數量足以餵飽超過六千萬人。樹木的真菌病害(從荷蘭榆樹病到栗枝枯病)改變了森林和地景。羅馬人向黴菌之神羅比格斯(Robigus)祈禱,防止真菌病害,但無法阻止飢荒,進而促成羅馬帝國衰亡。世界各地真菌病害的影響愈演愈烈──非永續的農法讓植物很難和它們依賴的有益真菌建立關係。抗真菌的化學物質廣泛使用,導致前所未有的新興超級真菌,威脅了人類與植物的健康。在人類散布致病真菌的同時,我們也為這些真菌的演化創造了新機會。過去五十年來,史上最致命的疾病(一種感染兩棲類的真菌)因為人類貿易而擴散到世界各地。九十種兩棲類因此絕種,還有上百種有滅絕的危險。華蕉(Cavendish)這個品種的香蕉占了全球香蕉運量的百分之九十九,卻因為一種真菌病害而大量死亡,在未來數十年間面臨滅絕的危機。



      不過人類和切葉蟻一樣,也會設法利用真菌,解決各種迫切的問題。其實,我們運用真菌解決問題的歷史,可能比我們成為智人的時間更久。二○一七年,研究者重建了尼安德塔人(Neanderthal)的飲食;尼安德塔人是現代人類的近親,在大約五萬年前滅絕。他們發現,一個牙膿腫的尼安德塔人持續食用一類真菌(會產生盤尼西林的黴菌),表示知道這類真菌有抗生素的性質。還有其他久遠的例子,像是冰人(Iceman)。冰人是新石器時代的屍體,發現於冰河的冰中,存在距今大約五千年,保存極佳。冰人死去那天帶著一個小袋子,袋中塞滿一塊塊木蹄層孔菌(Fomes fomentarius),應該是用來生火的;此外還有悉心準備的樺樹多孔菌(Fomitopsis betulina)碎片,很可能是作為藥用。



      澳洲的原住民會從桉樹陰面採取黴菌,治療傷口。猶太人的《塔木德經》(Talmud)中寫到一種黴菌的藥,稱為「查瑪克」(chamka),其中含有泡在椰棗酒裡的發霉玉米。西元前一五○○的古埃及草紙上提過黴菌的療效,西元一六四○年,在倫敦的御用草藥師約翰.帕金森(John Parkinson)描述了用黴菌治療傷口。但直到一九二八年,亞歷山大.弗萊明(Alexander Fleming)才發現黴菌會產生一種殺細菌的化學物質──盤尼西林。盤尼西林成為最早的現代抗生素,至今拯救了無數生命。弗萊明的發現普遍認為是現代醫學的一個關鍵時刻,可以說幫忙扭轉了二次世界大戰的權力平衡。



      盤尼西林這種化合物可以讓真菌不受細菌感染,結果居然也能保衛人類。不過這不是特例;雖然真菌長久以來都和植物歸為一類,關係卻和動物比較近──研究者努力了解真菌生命時,經常犯下這類的範疇錯誤。而在分子層次,真菌和人類的相似度夠高,許多生化創新能讓真菌與人類都受益。我們使用真菌產生的藥物時,常常是借用真菌的解決辦法,搬到我們自己體內。真菌製藥的產量豐富,今日除了盤尼西林,許多其他的化學物質也要靠真菌──環孢素(cyclosporine,一種免疫抑制藥物,讓人可以移植器官)、降膽固醇的史他汀類藥物(statin),許多強力的抗病毒與抗癌物質(包括價格高昂的汰癌勝,〔Taxol〕)原本是從紫杉樹上的真菌中萃取而得,何況還有酒精(由酵母菌發酵產生)和裸蓋菇鹼(psilocybin,又譯賽洛西賓,是迷幻菇類中的活性成分,最近在臨床試驗中顯示能減輕重度憂鬱與焦慮)。工業用的酵素,百分之六十是由真菌產生,而百分之十五的疫苗是由經過改造的酵母菌品系產生。所有汽泡飲料都會用到真菌產生的檸檬酸。食用真菌的全球市場蒸蒸日上,預估會從二○一八年的四百二十億美元,成長到二○二四年的六百九十億美元。藥用蕈菇的銷售量年年增加。



      真菌的妙方不只應用在人類健康。基進真菌科技能幫我們對付一些環境持續破壞而導致的問題。真菌菌絲體產生的抗病毒化合物,會減少蜜蜂的蜂群衰竭失調症(colony collapse disorder)。真菌貪婪的胃口可以用來分解汙染物,例如漏油事件的原油;這個過程稱為真菌修復法(mycoremediation)。真菌過濾(mycofiltration)則是讓汙水通過菌絲體層,濾出重金屬,分解毒物。真菌製造(mycofabrication)則是讓菌絲體長出建材和織品,在許多應用上取代塑膠和皮革。真菌的黑色素(melanin,耐輻射真菌產生的色素)是很有潛力的抗輻射生物材料。



      人類社會總是繞著奧妙的真菌代謝作用而運轉。真菌的化學成就,要花幾個月才說得完。然而真菌雖然前景燦爛,在許多古代人類奇事中扮演了關鍵角色,得到的關注卻是動物和植物的九牛一毛。依據最佳估計,世上有二百二十萬到三百八十萬種真菌(是估計植物物種的六到十倍),這表示描述過的真菌僅僅占總數的百分之六。我們才開始了解真菌生命的複雜精妙。

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