本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,僅反映作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
在1933年芝加哥世界博覽會上,“雷普利信不信由你”展館包含一個名為“木頭上長頭髮——信不信由你!”的展覽。你不應該相信它。
儘管它確實看起來像一根長著綹的木頭,但遊客實際看到的是黏菌Stemonitis,如圖所示在本帖頂部。
現在,另一種Stemonitis也獲得了一些惡名,根據期刊 Scientific Reports中的一篇新文章。
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在這塊東南亞琥珀中,與肯德基式蜥蜴腿一起被困住的是一種Stemonitis,與今天 जीवित的物種無法區分。它有1億年的歷史——比之前已知的最古老例子還要老6000萬年。
箭頭指示黏菌。蜥蜴腿在中心。比例尺1毫米。 圖片來源:Rikkinen et al. 2019
比例尺200微米。 圖片來源:Rikkinen et al. 2019
原生質體黏菌,Stemonitis所屬的類群,是巨型變形蟲。儘管它們以其他幾種形式存在,但它們最著名的表現形式是一個包裹著黏液的細胞質袋,它在陸地上爬行,恐嚇微生物(它吃掉它們)並吸食碎屑(也吃掉這個)。
但這只是它們的日常工作。當被正確“招募”時,它們還會以其在解決迷宮、執行城市規劃模擬和順利完成記憶測試中表現出的,有爭議的智慧行為令我們驚歎。
但黏菌還有另一個絕招。當它們的食物供應耗盡時,它們 變態成一系列稱為孢子囊果 或孢子囊的孢子生成形式,這些形式看起來與爬行的黏液袋截然不同。它們是乾燥的、靜止的,並且充滿了複雜的硬結構。簡而言之,一種像動物一樣移動的東西在短短幾個小時內變成了一種看起來像真菌的東西。它們是非常奇怪的生物。
即使有了這種更堅固的形式,黏菌化石仍然稀有。到目前為止,最古老且明確的黏菌孢子囊果是在始新世沉積的波羅的海琥珀中發現的,距今約4000萬年。有趣的是,其中之一也是 Stemonitis。但看起來不太可能很快再找到更多。
對我們來說幸運的是,大約在1億年前,在潮溼的熱帶森林中,一種黏菌和一隻蜥蜴度過了糟糕的一天,這天與樹有關。六個兩毫米長、約200微米寬的黏菌孢子囊果——Stemonitis的孢子生成結構——發現自己陷入了樹脂中。蜥蜴可能在致命的逃脫掙扎中弄掉了黏菌。樹脂硬化成琥珀,最終流入緬甸一位礦工的手中,然後,至關重要的是,流入芬蘭、美國和德國的科學家手中。
關於這個標本最引人注目的是,所有相關的解剖結構和尺寸都與我們今天稱之為Stemonitis virginiensis的物種的範圍相匹配。孢子囊果含有裝飾有脊狀網路的孢子。孢子囊果含有一種稱為菌絲體的纖維網路,用於分散孢子。它們還含有柄和軸柱——延伸到孢子團塊內部的內部柄。
還有一個明顯的細節:粘在孢子囊果底部的是沙粒,暗示著一種粘性的原生質體在孢子化之前爬到了該地點。
吹毛求疵者會爭辯說,經過如此漫長的時間跨度,這不可能還是同一個物種。像我這樣的浪漫主義者會爭辯說,這不僅是可能的,而且有點神奇。然而,由於環境條件導致黏菌的外觀變化很大,目前還無法確定。即使可以認為它是同一物種,外在的相似性也不能排除大量的不可見的分子變化。
黏菌可能在更久遠的過去就存在了嗎?很有可能。更古老的黏菌物種可能就在我們身邊,但由於黏菌化石的稀缺,我們對此知之甚少。黏菌所屬的類群變形蟲是一個古老的譜系,而黏菌是其中的一個古老譜系。潮溼的熱帶森林是黏菌偏愛的棲息地,自古生代中期以來就已存在於地球上,大約在3.8億年前。
正如我去年在這裡寫到的,可能的海洋黏菌,可能與現有種類有關,也可能無關,可能早在21億年前就存在了。
Stemonitis為何以及如何持續存在如此之久也是令人好奇的問題。根據Scientific Reports的作者,最好的線索可以在與黏菌親緣關係很遠的生物中找到:水熊蟲和鱟蟲。
水熊蟲是微小的、可愛的八足動物,也稱為苔蘚小豬,它們在苔蘚和地衣中蹣跚而行。在一個令人毛骨悚然的相似之處中,水熊蟲Milnesium tardigradum與來自新澤西州琥珀的約9000萬年前的標本非常相似。
來自三疊紀的鱟蟲化石——具有大頭盾的掠食性甲殼類動物,這使得它們看起來像蝌蚪——也與現有物種非常相似,這意味著該屬已經持續存在了至少2.3億年。
將這些生物與黏菌聯絡起來的是一種稱為隱生的能力。“秘密生命”是粗略但誘人的翻譯,但實際上它的意思是它們都可以關閉新陳代謝並進入無限期休眠狀態。在這種狀態下,它們可以存活在會摧毀其他生命的環境中。
水熊蟲以其抵抗極端溫度、壓力、輻射、脫水和太空真空而聞名。鱟蟲可以在接近沸點的水中忍受短時間,並在完全乾燥的情況下存活數十年,這對於它們所居住的短暫水池來說是一種至關重要的適應。在艱難時期,黏菌可能會形成“菌核”,乾燥、堅硬、醜陋的小塊原生質體,它們會在土壤或落葉層中等待好日子再次來臨。黏菌孢子也可能保持活力數十年。
儘管黏菌、水熊蟲和鱟蟲的親緣關係都很遠,但它們都以相同的方式實現隱生:透過用一種叫做海藻糖的糖代替細胞中的水,海藻糖是一種由兩個葡萄糖分子組成的二糖。
當然,在較長時間內關閉身體的能力減少了單位時間內世代的數量;自然選擇可以作用的個體較少,必然會減緩進化速度。
但是,去除細胞中的水分也在某種程度上使它們不受脫水、輻射、熱量的變化的影響,並且至少在水熊蟲的情況下,也包括太空(誠然,這些生物很少會發現自己身處太空,因此這是一種用途有限的超能力)。
休眠也使它們擺脫了適應不利條件的需求,因為每當這些條件來臨時,它們都可以直接退出。在你的細胞中充滿海藻糖實際上是一張“進化豁免卡”。
像這樣的對自己的身體如此忠誠的生物通常被稱為活化石。其他例子包括鱟、腔棘魚和水杉。人類——擁有我們強大的大腦和驚人的重要感——已經存在了大約五十萬年。卑微的Stemonitis已經在四個地質時期中蹣跚而行,經歷了撞擊物體的碰撞,這場碰撞摧毀了地球上佔統治地位的脊椎動物,經歷了無數冰河時代,以及超乎想象的千年。無論你怎麼評價它們,黏菌始終如一地表明它們不應被低估。