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人类这么保护植物但“地球差点被植物毁灭”,这种菌类的诞生才解救全生物

2017年12月23日8:11 环球解密

    3.55亿年前的石炭纪,全世界最庞大的煤炭群出现在第一座森林里,当时的大气跟现在非常不同:二氧化碳量低到不行,氧气量则是高到崩溃,30cm长的蜻蜓飞越浓厚的氧气团时,它们的感受犹如遨游太虚,心情想必非常嗨吧。但此时的地球即将面临全球冷化引发的冰河时期,而罪魁祸首也许超乎所有人的想象:树木。为何是树木呢?我们把时间往前推移至石炭纪开始的9千万年前,蕨类植物当时首次出现在地表。为了长高长直,这些植物汲取著大量的纤维素,使它们在成长过程中变得更有牢固又有韧性。然而纤维素是一种非常难以分解的物质,需要靠酶才能将其转化为能够消化的葡萄糖。

    于是细菌和其他菌类渐渐演化,发展出了能够消化纤维素的机制,这是动物办不到的,动物和菌类从此建立了一种共生关系。

    石炭纪到来之初,植物开始发展一种新的维生系统,叫做“木质素”(lignin)。许多方面来讲,木质素可以说是纤维素的进化,其硬度、韧性和复杂度皆大幅升级,而且更不可能被消化。有了木质素,植物终于首度生长出了木质,第一颗树木就此诞生:鳞木 (Lepidodendron)。

    植物学家研究鳞木化石后发现,它们的平均生长高度达30米,比现今绝大多数的树类都还要高。问题来了,木质素使这些植物强健无比,而且生长速度非常快,树干群很快地就布满了整座沼泽,因此锁住了大量的二氧化碳使之无法散播至大气,造成全球冷化加速,影响了许多植物的生长。当时的氧气浓度高达35% (现在是20%)。

    树木的滥生让全地球陷入危机,好家在其中一种菌类“伞菌”(Agaricomycetes) 找出了解决之道,它们并非靠酶来慢慢分解木质素,而是利用一种叫做“过氧化物酶”(peroxidases) 的物质覆盖整棵树木,让木质转化成一种富含糖类的泥浆,使菌类容易消化它。

    如今那些能够分解树木的菌类,全都是由伞菌演化而来,尽管它们的对策有些残暴,但分解树木无疑是增加二氧化碳的关键,而这样的改变也终止了石炭纪。那如果这些菌类当初没有演化,找出因应之道,世界现在会变成什么样子呢?美国植物学家Andrew Tomes推断,我们的地球会变得更冷,氧气浓度更高,30cm长的蜻蜓依然会在树林中穿梭,但植物将维持最原始的样貌,树木几乎占据所有地表。所以说这些菌类也算另类的超级英雄啦。

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