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为了在新居住地获得食物,农夫们会在迁移的时候带上种子和牲畜。如今,科学家发现一种单细胞生物也有类似的行为。这种单细胞生物就是粘菌,这个世界上最小的农夫。作为农夫,粘菌带往新环境的不是植物种子,而是作为食物的细菌。世界上从事农业活动的生物有人类、蚂蚁和白蚁,现在这个名单上要加上粘菌了。

粘菌是一种学名为Dictyostelium discoideum的变形虫。研究它的科学家都亲切称之为Dicty。Dicty大部分时间都以单个细胞形式存在,在寻找食物(细菌)的时候会它变形伸出它的伪足用以搜寻细菌。当粘菌把周遭的细菌都吃完后,单个的粘菌会慢慢聚集起来形成一个团块。在合适的环境中,团块开始向上伸展,形成一个杆状结构,在杆的顶端是一个充满孢子的球。有风吹过的时候,孢子就随风散落,在新的土地上形成新的粘菌,开始新的生命周期。

虽然早在几十年前科学家们就已经了解了粘菌的整个生命周期,但是仍然有一些新发现让科学家感到惊喜。Rice大学的Debra Brock从佛吉尼亚和明尼苏达捕获了35个野生粘菌。Debra Brock发现,有1/3的粘菌团块和孢子携带着细菌。这些细菌包括不同的种类,但其中半数以上的细菌是粘菌食谱上的座上宾。当粘菌孢子落在新土地上时,细菌也会随之在新土地上繁殖,而大量繁殖的细菌也就成为了粘菌的口粮。

Debra Brock还将粘菌孢子撒在无菌培养基上进行观察。她发现,携带细菌的“农夫”孢子会把随身携带的细菌“散播”到培养基中,而这些细菌就是粘菌为自己准备的粮食;而那些没有携带细菌的孢子,则会遭遇“饥荒”,很难完成生命周期。虽然在自然界中,没有细菌的土壤十分罕见。但是,粘菌是一名挑剔的食客。它有可能会落在一片没有它想吃的细菌的土壤中。在这种情况下,自带食物细菌的优势就会体现出来。

与人类、白蚁和蚂蚁相比,粘菌的农作似乎更为被动消极。因为粘菌只是把细菌“播种”到合适的方,对于细菌的生长则是完全不管不问。而蚂蚁和白蚁会将它们所“种植”的真菌保持在良好的生长条件下,用叶子“喂食”这些真菌,还会除去不必要的杂草。同样,人类也会精心照顾自己农场内的庄稼。

尽管“种植”方法有所不同,粘菌与蚂蚁之间还是有很多相似之处。两者都是社会性生物,都会和自己的近亲呆在一起。对于粘菌而言,这一点很重要。如果粘菌们不黏在一起,一起劳作,那么群体中一些吃白食的家伙就会窃取别人辛苦劳作的细菌食物。粘菌黏在一起能确保每个粘菌的后代(它们有着一样的基因)获得相同的好处。

Debra Brock发现只有1/3的粘菌会携带细菌。十分有趣的是,这1/3的“农夫”粘菌与其他粘菌相比并没有什么明显不同。但是这1/3的粘菌却是特殊的。Debra Brock把整个群体中的粘菌用抗生素处理,让所有的粘菌都失去携带的细菌。结果她发现,只有那些原来携带细菌的“农夫”粘菌才能再次携带上细菌。于是,疑问来了。既然细菌是粘菌的食物,为什么只有1/3的粘菌能携带呢?为寻找答案,Debra Brock把孢子散布在铺满食物细菌的培养基上。结果发现,“农夫”粘菌在这个充满食物的环境中表现糟糕,它们完成生命周期的比例要低于那些非“农夫”粘菌。

Brock认为粘菌群体中的“农夫”因为它们的“谨慎“而承受着一些痛苦。因为粘菌只有在耗尽周围所有食物的情况下,才会团结在一起形成孢子。为了能在新环境中播种,“农夫”不能吃光它周围所有的细菌,必须要保留部分作为“种子”。而其它非农夫的同伴却能享受光自己周围的食物。当孢子落入短缺食物的新环境后,“农夫“确实能发挥其独特作用,播种细菌提供食物。一旦孢子落到富饶的土地上,“农夫”的作用也就不重要了。相反,较弱的生存能力会导致它们更容易消亡。因此,对粘菌来说农艺其实是一把双刃剑。

在其他类型的动物农业中,农夫与作物相互依存。比如说,有些蚂蚁播种真菌,没有蚂蚁这些真菌不可能生存,在海里一种小雀鲷可以培育一种独一无二的海藻,没有小雀鲷,海藻不可能生存。与那些情况不同,粘菌与细菌的关系没有那么紧密,大部分的粘菌并不携带播种细菌,没有粘菌细菌照样可以生活得很好。

这种松散的关系,可能是因为粘菌可以携带的细菌种类实在太丰富。从细菌的角度来说,付出被粘菌“农夫”捕食的代价,唯一的回报是一些幸存的同类会被粘菌带到新的地方。但事实上,粘菌携带的细菌种类很多,那些 不付出代价的细菌同样可以获得这样的利益。于是,这种利益就大大缩水了。因此在进化过程中,没有一种细菌最终选择和粘菌紧密联系在一起。

现在,没有人知道粘菌会农艺已经有多长时间了。为了找到答案,Brock会研究其他粘菌,观察它们是否也会农艺。如果其他粘菌也会这一技艺,那表明粘菌的祖先也会农艺。由于粘菌的祖先是最早进入陆地的生物之一,粘菌将被认为是这个世界上最早的“农夫”。

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4011篇文章 5年前更新

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