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教科書兩次大改寫,顯微鏡到底對(duì)地衣做了什么樣的研究?

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南方地區(qū)連日暴雨已經(jīng)接近尾聲,很多土坡上都出現(xiàn)了這種橙黃色一根根的東西,雖然很常見,但大家知道這是什么嗎?其實(shí)這是地衣的一種。科學(xué)家對(duì)于地衣的認(rèn)知,經(jīng)歷過兩次教科書改寫級(jí)的大改寫,都與顯微鏡有關(guān),即使是生物達(dá)人的你可能也不知道,一起來了解下吧!

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潔地衣棒瑚菌

 

1868年前:地衣是植物

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看起來比較像植物的地衣

 

在19世紀(jì)60年代,生物學(xué)家致力于把生物分類成一個(gè)個(gè)界限分明的獨(dú)立物種,地衣被認(rèn)定為一種植物。因?yàn)榈匾滦螒B(tài)上跟苔蘚有相似之處,而且也能光合作用,因此被歸類為植物,邏輯來說似乎也沒毛病。

 

**次改寫:1868年現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡證明,地衣是共生體

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地衣的三種型態(tài):殼狀a,葉狀b,枝狀c

 

1868年,瑞士科學(xué)家西蒙·施文德納(Simon Schwendener)提出地衣是真菌和微型藻的共生體,挑戰(zhàn)了“單一物種”的分類理論,引起了很大爭(zhēng)議。

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明場(chǎng)觀察下的地衣切片

 

現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡的出現(xiàn),平息了這個(gè)爭(zhēng)議。1866年,現(xiàn)代光學(xué)奠基人恩斯特·卡爾·阿貝,加入了顯微鏡行業(yè),開始帶領(lǐng)光學(xué)顯微鏡進(jìn)入新時(shí)代,他為施文德納提供了當(dāng)時(shí)高質(zhì)量的生物顯微鏡,結(jié)合施文德高超的切片制樣能力,世界得以看清地衣的真面目:由真菌和藻類構(gòu)成的共生體。

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念珠藻是地衣中常見藻類之一(顯微鏡MF52-N拍攝,40X相襯)

 

地衣是由真菌與藻類或藍(lán)細(xì)菌組成的共生體,真菌提供上下皮層和偽根,包裹藻類并吸收水分和無機(jī)鹽等養(yǎng)分,保證藻類生存環(huán)境;念珠藻等藻類則進(jìn)行光合作用,為真菌提供營養(yǎng),兩者是互惠互利的關(guān)系,“共生”關(guān)系自此進(jìn)入了字典。

 

第2次改寫:2016年熒光顯微鏡證明地衣是兩菌一藻

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熒光顯微鏡MF52-N下的念珠藻

 

自施文德納以來一百多年,地衣學(xué)家都認(rèn)為地衣里的真菌是單一的,大部分地衣真菌都來自子囊菌類群(常見霉菌就屬于子囊菌),地衣學(xué)也以真菌名來分類和命名地衣,直到2011年斯普利比爾(Toby Spribille)和其他研究人員發(fā)現(xiàn),同樣子囊菌的地衣,出現(xiàn)了明顯不一樣的顏色和毒理性。

 

電鏡下的地衣,標(biāo)尺=10μm

 

研究人員用光學(xué)顯微鏡和電子掃描顯微鏡觀察,但什么都沒發(fā)現(xiàn),因?yàn)樾螒B(tài)學(xué)來看,就只是看到菌絲和被包裹的藻類。

 

斯普利比爾用PCR檢測(cè)檢測(cè)子囊菌種類,只有一種明顯反應(yīng),說明只有一種子囊菌,研究一度陷入停滯,靈機(jī)一動(dòng)下,他把檢測(cè)范圍擴(kuò)大到各種真菌,結(jié)果發(fā)現(xiàn),兩個(gè)地衣樣本都有擔(dān)子菌反應(yīng)(常見蘑菇屬于擔(dān)子菌),反應(yīng)明顯的樣本有更鮮艷的顏色和明顯的毒性。

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熒光原位雜交染色的枝狀地衣(圖自Toby Spribille,et al. / Science(2016))

 

于是他使用熒光原位雜交染色,把擔(dān)子菌、子囊菌分別染色成了綠色和藍(lán)色,加上藻類葉綠素自發(fā)紅色熒光,結(jié)果發(fā)現(xiàn),是擔(dān)子菌、子囊菌共同了組成地衣的皮層,擔(dān)子菌含量不同是同種子囊菌地衣出現(xiàn)不同外觀的原因,改寫了課本“地衣=1種真菌+1種藻類”的認(rèn)知,也動(dòng)搖了地衣學(xué)以子囊菌分類和命名地衣的區(qū)分邏輯。

由于地衣對(duì)空氣質(zhì)量非常敏感,因此有空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)器的稱號(hào),石蕊、松蘿等品種的地衣還是傳統(tǒng)中藥和重要藥物活性成分來源,目前國內(nèi)很多資料對(duì)地衣的描述還停留在地衣=1種真菌+1種藻類的階段,相關(guān)研究還有待中國學(xué)者繼續(xù)深入。

原文章鏈接: https://www.instrument.com.cn/news/20220726/625186.shtml

來源:儀器信息網(wǎng)

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