真菌,通常以不起眼的方式存在于生态环境中。即便是蘑菇这样的大型真菌,在其生命周期里,大多数肉眼可见的子实体也会因为极易腐烂而转瞬即逝,绝大部分时间都以菌丝形式潜伏于地下或枯枝落叶的组织缝隙里。因此,它们时常被“不太科学”地归入微生物这一范畴。小孢绿杯菌(Chlorociboria aeruginascens,又称作小孢绿杯盘菌),就是这样一种真身通常不为人知晓,但却以独特的痕迹惊艳于世的真菌。
猜猜看,这种不起眼的小“蘑菇”有何惊艳之处。图片:Dan Molter
是谁画出这蓝绿西方有一种流传了上千年的木工技艺——细木镶嵌(Intarsia),它源于公元七世纪以埃及为中心的北非地区。根据需要,细木镶嵌就是把不同颜色、纹理的木头打磨抛光后,裁刻成非常细小的形状,进而镶嵌、拼接、粘贴在薄木片上,构成有立体视觉感的彩色图画。
以细木镶嵌技巧制作的精美工艺品,通常用于装饰橱柜、餐桌、匣子等木质家具。通过西西里岛等地传入欧洲后,细木镶嵌工艺在文艺复兴时期的意大利工匠手中发扬光大。那个年代,在没有电脑辅助设计和现代机械工艺进行精细量产的情况下,能工巧匠单纯依靠天然木材就制作出有着“裸眼3D”效果的彩色木质图画,不得不让人感叹技艺精湛。文艺复兴时期由细木镶嵌画装饰的墙壁。
图片:Francesco di Giorgio Martini and Giuliano da Majano / Metropolitan Museum of Art可这与小孢绿杯菌有什么关系呢?这种真菌有一个特别的本事,能在木头上留下独一无二的痕迹。制作精美的细木镶嵌画需要不同颜色的木头,对于那个时代的工匠而言,符合要求的天然木材原料并非唾手可得。
色调的深浅尚可通过选取恰当树种的木材得以实现,例如浅色系的桦木和深色系的胡桃木,但若要向细木镶嵌画中加入不同的颜色,该怎么办?精美的细木镶嵌画。图片:National Museum of Decorative Arts;Bilbao Museum of Fine Arts文艺复兴时期的艺术工匠自有方法。
在挑选不同颜色的木材时,他们直接采集大自然帮忙染色的木头,来完成“调色盘”的配制——木材在被某些真菌降解时,会被染上色素类代谢产物,在最恰当的降解阶段进行采集,就能得到符合要求的木头。在这之中最引人瞩目的,就是小孢绿杯菌所染成的蓝绿色。即使在拥有几百年历史的细木镶嵌画中,人们也还能看到一些蓝绿色区域与周围颜色形成明显的对比。一些色彩对比鲜明的细木镶嵌作品。
图片:National Museum of Decorative Arts;Bilbao Museum of Fine Arts有科学家通过X射线和电子显微镜对比了绿色木块的超微结构,最终证实,这与自然环境下小孢绿杯菌对木材的降解和染色作用一致。五百年前意大利的细木镶嵌画中木块的绿色确为真菌色素沉积所致,而非人工染色。由此,人们在科学层面证明了小孢绿杯菌对这一传世工艺的独特贡献。
小孢绿杯菌(Chlorociboria aeruginascens)染色的木头;右侧画中的绿色部分正是小孢绿杯菌的功劳。图片:know.ourplants.org;Robert Blanchette
林木间有夜光杯作为一种子囊菌门盘菌纲的真菌,小孢绿杯菌那杯盘形状的子实体又被称作子囊盘(Apothecia)。
它通体呈现蓝绿色,想象一下小雨过后,子囊盘中积蓄起雨水,是否就如同斟满了绿色鸡尾酒的杯子呢?这一点菌物分类学家也想到了,于是就把它命名为“绿色的酒杯”——属名 Chlorociboria 的前半部分来自希腊语 kloros 绿色,后半部分来自于拉丁语 ciboria 酒杯,而种加词 aeruginascens 本身的含义就是“变为绿色”。小孢绿杯菌的子囊盘好似晶莹剔透的夜光杯。
图片:Crazy Mushroom / flickr
同属亲戚 C. aeruginosa。图片:Sava Krstic
小孢绿杯菌在全球分布广泛,从欧洲到东亚和北美,甚至南半球的澳大利亚和新西兰也有它的身影。它主要生长在温带地区的杨属(Populus)、栎属(Quercus)、桉属(Eucalyptus),以及针叶树等树木的腐木上。一群蓝精灵。图片:Lukas / flickr
小孢绿杯菌虽是木腐真菌,但并非是导致木材腐坏的终极杀手。它只会轻微侵蚀导管的次生细胞壁,造成木材“软腐”(Soft Rot);由于还能将木材染为蓝绿色,这种侵蚀和染色作用又被叫做“绿腐”(Green Rot)。实际上,担子菌门的真菌才是降解木材的主力,当它们将木质素和纤维素消耗到一定程度后,小孢绿杯菌才悄然登场,开始它的“表演”。
因为子实体太小(大多不足一厘米),也较易腐烂,更多时候人们只能看到小孢绿杯菌留下的蓝绿色作品。然而这个森林里的小角色却能参与到流传百年的精美艺术品中,真可谓是配角的逆袭。绿腐的木材。图片:Bob McIntosh
小精灵的广阔天地人们很好奇,究竟是什么赋予了这种蓝绿色小精灵惊艳的颜色和染色的魔力。
其实早在1868年,就有科学家从被小孢绿杯菌染色的木头中,分离、鉴定出一种叫做盘菌木素(Xylindein)的醌类衍生物色素。根据相关研究,盘菌木素的主要作用在于抑制藻类和其他真菌生长,同时还能驱赶啃噬木头的白蚁,这或许能减少其他生物对小孢绿杯菌生长的竞争和干扰。小孢绿杯菌的菌落在人工培养基上已经能够产生蓝绿色的盘菌木素,但生长缓慢,图中菌落已培养有半年之久,加入灭菌后的木料能加速生长。
图片:Sara C. Robinson
对人类而言,盘菌木素的贡献和应用前景可就不止如此了。最初分离和发现这种色素时,人们就意识到,既然木头是被小孢绿杯菌染色的,那么人也可以对其加以运用。19~20世纪,为了大批量得到蓝绿色木块来制作细木镶嵌工艺品,德国和英国的工匠曾在木头上人工培养小孢绿杯菌的菌丝,甚至还有人为此申请了专利。接种小孢绿杯菌菌丝后,被盘菌木素染色的木块。图片:Dana L. Richter
与此同时,人们也考虑用盘菌木素等真菌产生的天然色素,来替代现代印染工业的部分人工色素。盘菌木素与天然植物油亲和,给丝绸、毛线等天然纺织品染色既能保护纺织品,又可以减少有机溶剂对环境和人体健康可能造成的问题。人工培养小孢绿杯菌来大量获得盘菌木素,可用于纺织布料染色。图片:Thomas-Herbert Rodriguez;Sara C. Robinson
文艺复兴时期的细木镶嵌作品经历过数百年的阳光照射后,在今天依然能呈现出盘菌木素本身的色彩,这表明它具有较强的光稳定性。俄勒冈州立大学一团队受此启发,通过一系列研究后认为,在光电领域,盘菌木素这种可持续生产、稳定性强、具有导电性的化合物,可作为硅的替代品,为半导体产业提供一种新型材料。
人们认为盘菌木素可用于研发新型太阳能电池;相较于硅质材料,它更容易制作成柔性薄膜,因而还可用于开发可穿戴柔性电子设备。小孢绿杯菌或许还有更多神奇之处。图片:Lukas / flickr
看似不起眼的小孢绿杯菌借助工匠之手,从森林中的腐朽走入传世工艺的光辉,又凭借科学家的研究,从传统工艺走向现代科技。这其中是艺术与科学的交融。或许小孢绿杯菌还有更多科学意义等待我们去挖掘。这也提醒我们,即使是生态系统中的一个小角色,都会有它不可忽略的地位和独一无二的故事。