小不點兒細菌環游世界

梁宇　李柏鍵

“老地衣”的生存秘密

我們被海浪沖上了一座滿是地衣和苔蘚覆蓋的小島。之前相傳小島上沒有雨水，土地幾乎都是永久冰凍的凍土，缺乏養分。為了找到地衣生存的秘密，我們借著風力飛到了一株較為年長的地衣上，向它問起了地衣誕生的故事。

知識鏈接：地衣誕生記

為了適應這樣的環境，地衣的“祖先”，也就是一些藻類和真菌共同進化形成了一種復合體生物。在這個復合體中，藻類進行光合作用，為真菌提供營養;真菌從外界吸收水分和無機鹽，并將藻體包被在其中，以避免陽光直射導致藻類細胞干燥死亡。兩位先祖互相依存，共同度過了那段艱苦的歲月，才能一直活到今天。

巖石上的地衣與苔蘚

年長的地衣說道，“我們的出現讓這片貧瘠的大地開始有了轉機。我們不斷分泌的地衣酸腐蝕了我們生長的巖面，讓巖石表面逐漸龜裂和破碎，加上風化作用，逐漸在巖石表面形成了土壤層。土壤，為其他高等植物的生長創造了條件。因此，我們常被稱為‘植物拓能者或‘先鋒植物。”地衣自豪地講起過去的故事，“我還記得我旁邊的苔蘚兄弟就是在我們誕生后不久出現的，盡管沒有分化出根莖葉，但是它和我不一樣，它已經是真正的植物了。”這時，老地衣突然對我說：“對啦，我之前在這苔原上見過一些和你們有些像的生物，不知道是不是你們的親戚，你們快去看看吧。”說著，它指了指身后方。

順著老地衣的指引，我們找到了一群正在巖石表面曬太陽的光合細菌。我們問他們哪里有東西可以填飽肚子時，他們卻說曬曬太陽就可以了。我們十分疑惑，這時，一個小光合細菌跳出來告訴我們：“我們光合細菌雖然跟你們一樣是細菌，但是我們體內可是比你們多一個寶貝——光合色素。有了它我們就可以直接利用太陽的能量合成營養物質了，不像你們四處漂泊覓食，怎么樣，我很厲害吧？”我們紛紛點點頭。小細菌笑著說：“在苔原碰到‘老鄉太不容易了，我還是把制造光合色素的原理講給你們吧。”

偶遇“牧草之王”

不知道過了多久，島上突然吹起了季風，我們一路乘著季風深入內陸，抵達了大陸深處的溫帶草原，慢慢降落在一株草細長的葉片上。這株草察覺到我們的到來，熱情地和我們打招呼，并告訴我們這一帶的情況。

“這里的氣候屬于典型的草原氣候，因為離海洋遠所以不怎么下雨，只有夏天偶爾會下幾場雨。因為氣候干燥，生長不了高大的樹木，只有我們這種不怎么需要水分的草類植物和一些耐旱作物在這里生長。自我介紹一下，我是針茅草，我旁邊是苜蓿草。我是多年生的禾草，是典型的草原植物。因為我的根須特別發達，即使是地下深處的水我也可以喝到，所以完全不怕干旱。苜蓿草也是多年生的草本植物，不過它是豆科的牧草，數量多而且各個營養豐富，還能改良土壤，讓這里可以生長更多的牧草，所以被人類譽為‘牧草之王。”

光合色素是在光合作用中參與吸收、傳遞光能或引起原初光化學反應的色素。主要包括三類：葉綠素（包括細菌葉綠素）、類胡蘿卜素和藻膽素。光合細菌中的光合色素是細菌葉綠素

苜蓿草是豆科牧草，能改良土壤，所以被人類譽為“牧草之王”

針茅草是多年生禾草，是典型的草原植物

針茅草頓了頓，又說道：“對了，我好像在哪里見過你們，好像是在豆科植物的根部，對，你們是不是也叫根瘤菌？你們和豆科植物的根共生，形成一個個腫瘤狀的組織，也就是根瘤。然后把大氣中的氮氣轉化為氮肥給我們植物，同時我們植物也會通過根部輸送一些養分給你們，形成了奇妙的共生關系。我的兄弟苜蓿好像就和你們挺熟的，我也想和它一樣長得壯壯實實的，你要不要在我這兒定居下來？”

植物根系上的根瘤

滿眼綠色的熱帶雨林處處隱藏著生存智慧

白蟻腸道里寄生著降解木質素的微生物，幫助它把樹干中的木質素轉化為養分

我連忙解釋說我們不是根瘤菌。但聽了它的介紹，我對這群叫根瘤菌的小伙伴還是挺感興趣的。于是我們順著苜蓿的根部，來到地下見到了根瘤菌的小伙伴。我的細菌小伙伴通過和土壤里的根瘤菌進行質粒轉移和基因交流，獲得了固氮的能力，在這里定居下來。我仍舊堅持著想要四處游歷的想法。不過為了度過這里寒冷干燥的冬天，這里的固氮菌形成了圓形的休眠體——孢囊，不抗熱但抗干旱，而我們因為漂泊的需要進化出了更為強大的休眠體——芽孢。對高溫、紫外線、干燥、電離輻射和很多有毒的化學物質都有很強的抗性。

暗藏生存智慧的熱帶雨林

冬季過去了，我們紛紛從芽孢里蘇醒過來，沿著初春消融的河流離開草原，進入一片茂盛的熱帶雨林。

由于雨林中雨水沖刷，導致雨林表層土的養分大量隨著降水被沖刷到河流里，這里生活著非常多以枯木和落葉為食物的腐生真菌。看來我們要以這些富含木質素和纖維素的植物尸體為食飽飽地美餐一頓了。

熱帶雨林里生活著大量的藤蔓植物，它們攀援在大樹的樹干上，直達天際，有的甚至已經把其中的大樹活活困死。我們順著風落到一株藤蔓植物的葉子上，問它為什么它們的家族在熱帶雨林里這么興盛。它告訴我們：

“熱帶雨林植物眾多，為了生存下去就必須爭奪陽光，用最高效的手段生長到光照充足的上層。比如有的大樹就長得十分高大。我們一族盡管沒有大樹那般粗壯的根系和枝干，但我們依附于大樹的樹干，快速向上攀援，抵達上層后便開始橫向擴張，幾乎占據了雨林的上層，所以很快就在熱帶雨林中占據了生存的優勢。而那些沒能獲得陽光的植物，要么只能減少自己養分消耗，變得低矮稀疏，要么只能逐漸死亡。沒辦法，生存的競爭就是這樣的殘酷。”

這時，我看到一個個白色的小蟲子在樹干里爬來爬去，好像在啃食樹干。藤蔓告訴我們，它們叫白蟻，已經存在于地球2億年了。它們以樹干為食，這并不是所有蟲子都能做到的。因為白蟻的腸道里面寄生著大量可以降解木質素的微生物，幫助白蟻把樹干中的木質素轉化為可以利用的養分。我的一些小伙伴出于好奇，通過與熱帶雨林中白蟻腸道里共生的微生物進行基因交流和進化，獲得了降解木質素的能力，所以它們決定不再漂泊定居于此。而我想要去到更多地方，認識更多朋友，見證這顆星球在我誕生3000萬年后的模樣。

一路走來，我看到了豐富多彩的自然景觀和動植物，甚至和我一樣的微生物。地球上因為光照、溫度的不同，加之洋流、季風和降水的影響，形成了各種各樣的區域環境。而生物們為了適應這復雜多變的自然環境，也進化出了自己的生存之道，在地球這顆藍色星球上奏響偉大的生命之歌。

（責任編輯/陳天昊 美術編輯/李子夜）