當(dāng)說起真菌時，你會想到什么？是一堆胖乎乎的棕色蘑菇，還是一些個頭大大的、戴著紅色帽子的蘑菇……當(dāng)腦海中出現(xiàn)這樣的畫面時，你想到的其實是真菌的生殖器——通常美味、外形獨特的部分。

　　真菌是一種迷人的生物，它們既不是植物也不是動物，擁有自己獨特的生物王國。據(jù)估計，這個王國大約由200萬到600萬種物種組成。盡管看起來它們與我們很不一樣，但有一點是一樣的，那就是真菌也需要在它們生活的環(huán)境中尋找食物和解決問題。

　　真菌的主體實際上是菌絲體，它是巨大的相互交織的網(wǎng)絡(luò)，由非常細的菌絲組成。菌絲有點像植物的根，它們隨著真菌的生長移動，并為了尋找營養(yǎng)物質(zhì)，積極地探索周圍的環(huán)境。菌絲非常細，具體來說，人的頭發(fā)的粗細大約為50微米，而真菌菌絲的粗細通常只有2~3微米。

　　真菌對自然界中的營養(yǎng)循環(huán)來說是至關(guān)重要的，它們會分解和回收利用環(huán)境中的那些已經(jīng)死的生物量，為約90%的陸地植物的根提供了水分和營養(yǎng)；它們同時也可能帶來煩惱，比如在人類、動物和植物中引發(fā)疾病，對大量的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品造成破壞。

　　然而，由于真菌通常生長在土壤、木材，或其他動植物組織中，這些環(huán)境都是我們無法看到的地方，因此一直以來科學(xué)家對菌絲在自然環(huán)境中的行為知之甚少，他們不知道真菌是否有能力感覺到附近有食物，也無從知道它們是否會使用什么策略來尋找食物。

　　最近，在一項新研究中，生物學(xué)家通過制造和設(shè)計出一些微型的“土壤芯片”，對菌絲的生長、覓食行為以及菌絲探索空間的方式進行了調(diào)查。在實驗中，他們觀察了7種不同的真菌菌絲進行了研究，觀察到了它們是如何在空間中生長的。

　　這次，研究人員制造了一種透明的由微型通道構(gòu)成的微流控芯片系統(tǒng)，芯片上所設(shè)計的結(jié)構(gòu)能模擬真菌在土壤中生長時所面臨的情況，比如一些菌絲在生長時需通過的狹窄通道、急轉(zhuǎn)彎，以及迷宮一般的障礙。

　　研究人員在芯片中設(shè)計了這樣幾種障礙，一些寬度介于4~20微米寬的通道對應(yīng)于真菌菌絲在土壤中通過的狹窄通道；一些突然的開口設(shè)計是在模擬土壤中存在的一些較大的孔隙；一些拐角設(shè)計是為了檢查菌絲“掉轉(zhuǎn)頭”向自身生長的“意愿”。除了單個檢查，研究人員還將這些不同的挑戰(zhàn)放在一起，試圖檢查菌絲是否能完成一長串的混合障礙挑戰(zhàn)。

　　在芯片制備完成后，研究人員要做的就是等待真菌在芯片中生長。這是一個令人興奮的過程，在顯微鏡下，他們觀察到這些真菌日復(fù)一日地穿過芯片，越過他們設(shè)置的障礙。

　　在植物生態(tài)學(xué)中，克隆植物的根要么長得長而疏（游擊生長型），要么短而密（密集生長型）。然而研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)，這種二分法對真菌并不適用，對真菌來說，還需要更多的分類。

　　研究人員根據(jù)真菌的不同的生長策略，給這些真菌根取了不同的昵稱，比如“馬拉松運動員”形容的是那些有著密集生長，但卻很長很直，不需要對周圍環(huán)境進行探索的菌絲的物種；“蛇”是那些生長緩慢，但能持續(xù)數(shù)月地蜿蜒繞過復(fù)雜的彎道拐角的物種；還有那些會大量產(chǎn)生分支，占據(jù)著幾乎所有的自由空間，能以不可思議的力量突破了芯片的堅固部分的“僵尸”。

　　研究人員認為，這些不同的策略可能是進化導(dǎo)致的結(jié)果。比如密集生長策略使真菌可以分解需要大量濃縮酶才能獲取的復(fù)雜食物，而向深遠處探索的策略則有助于真菌更快地找到散落在遠處的存在時間較短暫的食物。

　　他們還發(fā)現(xiàn)，某些情況下真菌很難生存，比如反復(fù)的急轉(zhuǎn)彎會導(dǎo)致一些菌絲被困在角落里，還有一些會在繞著圓形障礙物后失去方向。

　　研究人員對那些阻礙了真菌生長的障礙特別感興趣。這是因為土壤是地球上最大的陸地碳庫，土壤中的碳循環(huán)發(fā)生微小變化，都可能會導(dǎo)致大氣中的CO?水平出現(xiàn)巨大差異。了解土壤結(jié)構(gòu)如何影響真菌生長，可能會讓我們了解如何優(yōu)化土壤以固碳——幫助我們在地下儲存更多CO?。
　　研究人員希望這種土壤芯片可以繼續(xù)被用來監(jiān)視真菌的秘密生活。他們的研究只觀察了七種不同的能分解垃圾的真菌，所以還有足夠的空間來作出新的發(fā)現(xiàn)。他們希望通過揭示地下真菌在覓食和生長時的行為，了解它們對地面的生態(tài)系統(tǒng)會造成什么影響，從而有可能從中獲取能幫助我們應(yīng)對氣候變化的信息。

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