真菌王国里的蛇、僵尸和马拉松运动员（僵尸运动员）

当说起真菌时，你会想到什么？是一堆胖乎乎的棕色蘑菇，还是一些个头大大的、戴着红色帽子的蘑菇……当脑海中出现这样的画面时，你想到的其实是真菌的生殖器——通常美味、外形独特的部分。

野生蘑菇。| 图片来源：TomaszProszek & 557453 / Pixabay

真菌是一种迷人的生物，它们既不是植物也不是动物，拥有自己独特的生物王国。据估计，这个王国大约由200万到600万种物种组成。尽管看起来它们与我们很不一样，但有一点是一样的，那就是真菌也需要在它们生活的环境中寻找食物和解决问题。

真菌的主体实际上是菌丝体，它是巨大的相互交织的网络，由非常细的菌丝组成。菌丝有点像植物的根，它们随着真菌的生长移动，并为了寻找营养物质，积极地探索周围的环境。菌丝非常细，具体来说，人的头发的粗细大约为50微米，而真菌菌丝的粗细通常只有2~3微米。

图中所示的是一根粗50微米的头发，以及一根粗6微米的长丝，菌丝的宽度只有2~3微米宽。| 图片来源：Saperaud/wikicommons

真菌对自然界中的营养循环来说是至关重要的，它们会分解和回收利用环境中的那些已经死的生物量，为约90%的陆地植物的根提供了水分和营养；它们同时也可能带来烦恼，比如在人类、动物和植物中引发疾病，对大量的农业产品造成破坏。

然而，由于真菌通常生长在土壤、木材，或其他动植物组织中，这些环境都是我们无法看到的地方，因此一直以来科学家对菌丝在自然环境中的行为知之甚少，他们不知道真菌是否有能力感觉到附近有食物，也无从知道它们是否会使用什么策略来寻找食物。

最近，在一项新研究中，生物学家通过制造和设计出一些微型的“土壤芯片”，对菌丝的生长、觅食行为以及菌丝探索空间的方式进行了调查。在实验中，他们观察了7种不同的真菌菌丝进行了研究，观察到了它们是如何在空间中生长的。

这次，研究人员制造了一种透明的由微型通道构成的微流控芯片系统，芯片上所设计的结构能模拟真菌在土壤中生长时所面临的情况，比如一些菌丝在生长时需通过的狭窄通道、急转弯，以及迷宫一般的障碍。

实验所设计的土壤芯片上的障碍。| 图片来源：Edith Hammer et. al.

研究人员在芯片中设计了这样几种障碍，一些宽度介于4~20微米宽的通道对应于真菌菌丝在土壤中通过的狭窄通道；一些突然的开口设计是在模拟土壤中存在的一些较大的孔隙；一些拐角设计是为了检查菌丝“掉转头”向自身生长的“意愿”。除了单个检查，研究人员还将这些不同的挑战放在一起，试图检查菌丝是否能完成一长串的混合障碍挑战。

在芯片制备完成后，研究人员要做的就是等待真菌在芯片中生长。这是一个令人兴奋的过程，在显微镜下，他们观察到这些真菌日复一日地穿过芯片，越过他们设置的障碍。

在植物生态学中，克隆植物的根要么长得长而疏（游击生长型），要么短而密（密集生长型）。然而研究人员惊讶地发现，这种二分法对真菌并不适用，对真菌来说，还需要更多的分类。

长而稀的游击生长型（左）；短而密的密集生长型（右）。| 图片来源：Edith Hammer et. al.

研究人员根据真菌的不同的生长策略，给这些真菌根取了不同的昵称，比如“马拉松运动员”形容的是那些有着密集生长，但却很长很直，不需要对周围环境进行探索的菌丝的物种；“蛇”是那些生长缓慢，但能持续数月地蜿蜒绕过复杂的弯道拐角的物种；还有那些会大量产生分支，占据着几乎所有的自由空间，能以不可思议的力量突破了芯片的坚固部分的“僵尸”。