隱形力量：將碳固定在地下的力量
The Invisible Force Keeping Carbon in the Ground
Story by Zoë Schlanger •
15h
巨大的栗樹，已在同一地方生長數百年，不容忽視。它的葉子光澤而深綠，樹皮裂縫猶如從高處俯瞰的山脈。它所依賴的真菌則更難以察覺。
一位真菌獵人不是在尋找物體，而是在尋找一個系統，撥開潮濕的樹葉，找到支撐整個世界的細絲狀纖維。這些眾多細小的真菌纖維，單個稱為菌絲，集體稱為菌絲體，是真菌的真正主體，將營養物質在森林地面上來回運輸。土壤的黑暗也是一個線索：一層壤土，散發出香菇的氣味，厚約兩到三英寸，表明真菌正在將舊生命變成新生命，將死物分解以餵養回系統，保持整個生態場景的活力。
當我在科西嘉島（位於地中海的法國島嶼，最佳形容是海上的山）通過視頻通話聯繫到托比·基爾斯及其真菌學家團隊時，他們正在進行真菌狩獵。當時正下著小雨。“好幾個月來的第一場雨！”基爾斯說。這支由六人組成的團隊正在趕著收集樣本，而乾燥的土地則在他們周圍發生變化。干燥的真菌會告訴他們這些生物在受到干旱壓力時的一些行為特點；潮濕的真菌則會提供不同的信息。水激活了真菌的內部運作，埋在塵埃中的基因隨著水分的灑潑而被激活。
基爾斯和她的團隊來這裡是為了研究真菌如何幫助古老的原始樹木應對氣候變化。科西嘉島正面臨著創紀錄的高溫和野火。但仍然有一些這樣的樹木存在。這是否是真菌的作用？基爾斯，一位阿姆斯特丹自由大學的演化生物學家，認為這很可能。在一個世界中，有三分之一的樹種面臨著重大滅絕風險，而氣候變化已經干擾了樹木所依賴的真菌網絡，了解真菌如何支持這個系統可能顯示出真菌健康對我們的集體生存有多重要。
菌根真菌（一種寄生在樹根的真菌）有助於森林，而基爾斯所認為的這些健康原始樹木周圍的真菌可能特別擅長他們所做的事情。如果是這樣，也許這些出色的真菌可以被徵召來幫助島上的其他饱受氣候極端事件影響的樹木恢復。但即使是最著迷於真菌的科學家們仍在努力理解這些生物的基本知識。在這方面，我們有點像克制理論前的社會。一股看不見的力量正在影響著我們的系統健康，但科學尚未完全界定它。事實上，它幾乎沒有開始研究。
至少90％的真菌物種可能尚未被發現，儘管真菌學家每年識別大約2500個新物種。基爾斯的團隊只是收集真菌的DNA以“看看這裡有誰”，基爾斯說，她的手在泥土中。但此行的主要目標是尋找RNA，它更有故事：它可以告訴科學家這些真菌在栗樹基部正在做什麼。它們是否正在分解落葉？它們是否正在吸收水分，將其通過它們的網絡傳遞給植物？也許它們正在運輸磷和氮，這些營養物質已經從土壤中分離出來，以換取樹木從陽光中製造的碳。所有這些協助實際上都是由真菌執行的。這些真菌的任何一個行動，或者所有這些行動的總和，都可能使樹木對干旱和火災的壓力更有彈性。如果是這樣，哪些真菌正在進行這項工作也很重要。
這支團隊正在做的事情實際上從未做過。科學家通常從實驗室的寧靜無菌環境中提取真菌的RNA，而不是從野外土壤中提取。法國國家農業、食品和環境研究所的分子生物學家弗朗西斯·馬丁（Francis Martin）在我跪在泥土中時告訴我，室外進行科學研究總是更為混亂。現實世界中的生活層次繁多，難以區分。其中的一切，蚜蟲、蟎蟲、大約10000種細菌物種、病毒——“我們對病毒一無所知”，基爾斯說——都被視為“污染”，必須從真正的研究對象中分離出來。然後，這些對象，基爾斯估計在這個地方的前四毫米土壤中有200或300種真菌物種，也必須互相區分開來。
土壤中的RNA非常脆弱。就像從海中拉出的梳子水母，一旦暴露在空氣中，或許就看不到什麼了。有些RNA在幾分鐘內就會分解。其他RNA需要更長的時間，也許需要一個小時。但團隊有一個裝滿乾冰的白色盒子，當天早上從大陸運來，冒著像大壺一樣的蒸汽，有助於保持其完整。我看著微生物生態學家奧雷莉·德沃（Aurelie Deveau）和科西嘉國家植物園的真菌學家尼古拉斯·蘇貝比爾（Nicolas Suberbielle）輪流將一根短金屬管敲進地面，然後拔出來，每次提取一個土柱。馬丁將那些黑暗的粉末篩分並倒入藍色蓋子的透明瓶中。然後，他們將瓶子送到車上，送到冒著蒸汽的白色盒子之間的乾冰石之間，盡可能快地推進去。瓶子冷凍在冰上，將被運送到法國本土，那裡馬丁和他的實驗室將仔細提取RNA並將其與迄今為止已經解碼的真菌的完整基因組進行比較。從那裡，關於這些生物在栗樹基部正在做什麼，至少在這個地方，將開始浮現答案。所有這些信息都將被添加到一個在全球範圍內首次相互連接的真菌地圖上。
樹木在關於封存地球變暖的二氧化碳的討論中占據了重要地位，但這些討論中最缺乏的是真菌。我們認為儲存在植物中的碳可能在很大程度上存儲在它們的真菌合作夥伴中。基爾斯是一篇最近的論文的作者，該論文發現來自化石燃料的年度二氧化碳排放中，至少有36％被暫時地封存在真菌中。菌絲體可能是主要的碳庫。理解這一點，突然間，我們的氣候未來不僅取決於我們可以拯救哪些樹木，還取決於什麼土壤——什麼真菌。
這種想法尚未滲透到普遍的理解之中。就在我通話的前一天，基爾斯的團隊在一棵1300年歷史的樹下採集了樣本，這是一棵絕對巨大的樹，樹幹上覆蓋著苔蘚和蕨類植物。“它幾乎像一個神聖的地方，”基爾斯說。當地人騎著摩托車友好地來問真菌學家的工作，車輪碾壓樹根，車輪印記在樹皮上，壓緊了樹根周圍的鬆軟土壤。這棵樹是這個地區的一個地標，但似乎沒有人考慮它的地下環境，基爾斯告訴我。
機構意識也不好多少。真菌在保護工作中幾乎被忽視了。最近對美國自然區域的100多個管理計劃的調查發現，只有8％提到了菌根真菌，儘管它們經常討論了真菌提供的生態系統服務。聯合國最近開始承認土壤作為碳汇的巨大作用以及全球土壤損失加速氣候變化的方式，但真菌仍然很少被描繪為圖畫中的重要部分。基爾斯和她的團隊也在努力改變這一點。在2021年，基爾斯共同創立了SPUN（保護地下網絡協會），該協會向阿根廷、危地馬拉、印度東北部、亞美尼亞、哥倫比亞、巴拿馬、巴基斯坦、象牙海岸、蒙古、巴塔哥尼亞、波蘭和尼泊爾等遙遠的地方派遣真菌學家團隊，僅僅是為了簡單地盤點哪些真菌存在——這也是以前從未做過的事情。
回到科西嘉，真菌學家們現在相當濕潤，收拾行李。他們將在明天回到島上的其他地方，看看那裡有什麼，並嘗試了解這個古老的樹木和真菌之間的合作夥伴關係如何應對新的壓力。在第一根根的演化（也許是為了容納有益真菌而明確地演化出來的）之時，如果不是更久，這兩個群體已經在一起合作了約5000萬年。他們之間的合作是如此緊密，有其原因：真菌無法進行光合作用，並且它們獲得的大部分碳——根據一個估算，每年約50億噸——都來自它們的植物合作夥伴。作為回報，真菌從岩石和分解物中開採礦物，將氮和磷等營養物質提供給植物，這些營養物質它們自己可能不足以獲得。但這種交換不一定總是1：1；雙方都非常機會主義，有時會互相欺騙，甚至偷取對方所需的東西。正如基爾斯曾經表達過的那樣，這是最純粹的自由市場——不受道德約束——並且完全無情。
然而，如果沒有這個合作夥伴，我們可能幾乎沒有生命。不管我們是否注意到它們，真菌支撐著整個世界。通過基爾斯等真菌學家的工作，這個看不見的王國將慢慢開始展現出自己。人們常說，我們不能拯救我們無法命名的東西。因此，保護我們所知道的地球的某個版本可能取決於這個最基本的任務：找到更多支撐所有地球生物生命的眾多真菌，並了解當它們忙於將世界連接在一起時，它們的日常生活是什麼樣子。