你能用上电脑和网络，或许多亏了香菇的祖先 | 睡前科学故事

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你现在能用得上电脑和网络，或许多亏了香菇的祖先...没有更早出现。

不明白？这个故事要从煤炭说起。

煤炭是工业革命的直接推动力。如果没有煤炭，蒸汽机、蒸汽火车什么的就免谈了，人类或许永远也进入不了电气时代，计算机互联网更是不可能出现，现在地球上的人说不定还要靠种田打猎为生。

直到现在为止世界上的大多数国家还严重依赖煤炭。比如2016年，美国发电产生的二氧化碳中，68%来自煤炭。我国和印度这两个新兴经济体也是烧煤大户。

现在人类使用的煤炭基本都来自人类出现前的远古时期。其中一个贡献了大部分煤炭的地质年代干脆就用煤炭命名了——石炭纪（距今3.6-2.8亿年）。

▲ 石炭纪有大片的森林和沼泽

所以问题就来了，为什么石炭纪产生了这么多煤炭呢？那时发生了什么事？

中学课本上说，煤炭主要是大量史前树木和少量动物和微生物（如藻类）死后在地下经过复杂的理化过程形成的，这个过程有很苛刻的条件。

我们现在地球上的动植物倒地不起后就很难形成煤炭，因为随便埋埋的话，就很容易腐烂分解，最后什么也不剩。

让生物腐烂分解，无法形成煤炭的主力军就是微生物。

过去许多人认为，石炭纪产生最多的煤炭是因为那时候地球上有很多沼泽，树木晕倒在沼泽里以后...

...就被粘稠的沼泽腌起来了，不容易被微生物分解，因而才会逐渐变成煤炭的前身泥煤，最后变成煤炭。

但是后来一些人发现了一个更可能的解释，那就是——能够分解树木的微生物那会儿还没生出来呢。

你或许会感到奇怪，树木有那么难分解吗？

树木真的很难分解。木头坚固而且不容易被腐蚀，不然为什么这么多房子、桥梁、海堤，还有棺材板儿都是用木头做的呢？

木头难以被分解的一大原因就在于它的含氮量非常低。

含氮量低会怎样呢？

我们知道蛋白质是氨基酸构成的，而氨基酸里必须要有氮元素。微生物需要氮才能制造出能够分解木头里的纤维素（约占木头干重的40-50%）、半纤维素（25-40%）还有木质素（20-35%）的酶（特殊的蛋白质）。

在组成木头的这三种主要物质中，最难分解的就是糙脸的木质素了。

木质素让植物可以长成参天大树，还可以防止它们腐烂。因此，木质素是地球上数量第二多的生物化合物（第一多就是纤维素）。

▲ 维管植物运输水分和养料的木质部主要是木质素（右上绿色分子）和纤维素（右下黄色分子）构成的

木质素包裹在纤维素和半纤维素外面，就好像是城墙一样防止微生物来破坏里面更柔软、更容易腐败的纤维素和半纤维素。

但是这并不是说木头是无敌的，永远也不会烂。一些微生物利用土壤和空气里的氮元素，照样可以吃掉木头。

实际上，现在地球上能吃木头的主要就是白腐菌（white rot fungi）、褐腐菌（brown-rot fungi）、软腐菌（soft-rot fungi）。

软腐菌吃不了木质素，所以对木质素含量高的树皮（40%）没有办法。它们主要吃的是树木比较柔软的部位——纤维素，所以它才叫这个名字。而且软腐菌比较软萌，对环境要求比较高，喜欢生长在潮湿的地方，最好氮氮再多一点，在比较粗糙的地方（氮含量低）它们活不了。

▲ 褐腐菌啃过的木头就会变成这样

褐腐菌也吃不了木质素，只能吃纤维素和半纤维素，但它们的特技就是能够绕过木质素去吃它们。被褐腐菌吃过的木头几乎就只留下砖红色的木质素了，因此它们就被叫做褐腐菌。现在我们在森林里看到倒在地上的棕色木头主要就是褐腐菌干的。

前面两位都处理不了木质素，能把树皮统统吃掉的只有白腐菌。

实际上，白腐菌是目前已知的唯一能够分解木质素的生物。更神奇的是，直到现在我们还不明白它们究竟是怎么吃掉木质素的，所以说白腐菌是一种“魔法”蘑菇也不夸张。

不仅如此，白腐菌比褐腐菌和软腐菌要好养多了，因为它们对氮的利用率很高，因此数量更多。一些白腐菌只吃木质素，它们吃完以后就会留下树干里白花花的纤维素，所以它们被叫做白腐菌。

▲ 香菇就是一类白腐菌，它们长在树皮上，可以吃木质素

会“魔法”的白腐菌听起来很可怕，但是它们很常见，其中一些还很好吃呢。许多长在树皮上的蘑菇，实际上就是能够分解木头的白腐菌，比如香菇。2003年，全世界种的蘑菇里，有四分之一就是让木头蓝瘦香菇的香菇。

▲ 踩蘑菇就是帮树木去除寄生菌的环保活动

说到这里你应该明白了，树木要想能够变成煤炭，就得过了褐腐菌和软腐菌，以及最关键的白腐菌这一关。如果树木被它们吃完了，那么不能提升自我价值成为煤炭了。

难道石炭纪还没有出现这些小真菌吗？

地球在大约3亿年前突然放缓了制造煤炭的速度。好巧的是，2.9亿年前一些蘑菇，也就是真菌获得了分解木质素的魔法技能。这些魔法蘑菇也属于白腐菌，也就是香菇君的祖先。

▲ 1859年在沙特阿拉伯发现的4.2亿年前的史前大蘑菇Prototaxites，差不多有1米高

这或许不是个巧合。很自然地，有人提出石炭纪还没有出现能够吃树的魔法蘑菇，因此石炭纪的大片森林最后升格成了煤炭。

我们知道，现在地球上还没有出现能够在野外分解塑料的微生物，所以塑料才会成为一大污染源。

我们现在说植树造林是绿色环保的行为，但石炭纪的树木却可算是那时候的“白色污染”。

香菇的魔法祖先们晚生了6千万年的时间，给石炭纪的“白色污染”留下了大量机会，让它们能够以其他年代的600倍的速度变成煤炭，接着在几亿年后被人类发掘，最后变成二氧化碳继续污染环境。

说了这么多，你终于体会到中古世界“白色污染”的终结者——蘑菇的厉害了吧！

这大概就是超级马里奥里加命和要命的都是蘑菇，

以及那么多小朋友都用蘑菇头造型防身的原因了吧！

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图片来源：Urbol, Off The Grid News, museumsvictoria.com.au，NSF，giphy，wikipedia

参考资料：

Vane, C. H. (2003). "Monitoring Decay of Black Gum Wood (Nyssa sylvatica) During Growth of the Shiitake Mushroom (Lentinula edodes) Using Diffuse Reflectance Infrared Spectroscopy." Applied Spectroscopy 57(5): 514–517.

http://www.encyclopedia.com/earth-and-environment/ecology-and-environmentalism/environmental-studies/carboniferous

https://www.eia.gov/tools/faqs/faq.php?id=77&t=11

http://archive.bio.ed.ac.uk/jdeacon/FungalBiology/woodrots.htm

https://www.scientificamerican.com/article/mushroom-evolution-breaks-down-lignin-slows-coal-formation/