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这是一个偶然的发现。水分在蒸发时可以带走热量,动物和植物都具有这样的天然降温能力。但没有想到的是,真菌在这方面有更强大的能力,能将自身体温降低到环境温度以下。这是一个偶然的新发现,意味着将来还有许多问题需要回答。如,真菌为什么要这样,如何实现这种功能,这种作用能否开发出应用技术等。
Need to keep your picnic cool? Try mushrooms instead of dry ice | Science | AAAS
微生物学家本周在《美国国家科学院院刊》上报道,含有大量的水分的蘑菇逐渐以出汗释放水分,从而降低温度。Cordero RJB, Mattoon ER, Ramos Z, Casadevall A. The hypothermic nature of fungi. Proc Natl Acad Sci U S A. 2023 May 9;120(19):e2221996120. doi: 10.1073/pnas.2221996120. Epub 2023 May 2. PMID: 37130151.
与动植物相比,真菌的温度和温度调节相对未知。我们的数据表明,不仅蘑菇,而且酵母和霉菌群落可以保持比周围环境更冷的温度。像蘑菇一样,单细胞真菌菌落通过蒸发冷却来实现低温,这表明这种冷却过程是一种进化的古老温度调节机制。与植物类似,真菌的蒸发冷却有可能用于被动式室内空调。通过将低温扩展到微观真菌,我们的数据表明真菌低温是真菌王国的一般特征。由于真菌在支持陆地生命方面发挥着重要作用,因此这些结果与预测全球变暖对真菌生物多样性和生态的影响具有相关性。
论文摘要
真菌在全球健康,生态和经济中起着至关重要的作用,但它们的热生物学相对未被探索。蘑菇是菌丝体的子实体,以前通过蒸发冷却注意到比周围的空气更冷。在这里,我们使用红外热成像确认这些观察结果,并报告说在霉菌和酵母菌落中也观察到这种低温状态。酵母和霉菌相对较冷的温度也是通过蒸发冷却介导的,并且与菌落上方板盖上冷凝水滴的积累有关。菌落的中心看起来最冷,周围的琼脂在菌落边缘附近看起来最温暖。对栽培的紫薇菌的分析表明,在整个结果过程中和菌丝体水平上都可以观察到蘑菇的低温特征。蘑菇的处女膜最冷,蘑菇的不同区域似乎散热不同。我们还构建了一个基于蘑菇的空气冷却原型系统,该系统能够在10分钟内被动地将半封闭隔室的温度降低约25°C。这些发现表明真菌王国的特点是寒冷。由于真菌约占地球生物量的2%,它们的蒸散可能导致局部环境中的温度降低。
“这是一个巧妙的发现,”俄勒冈州立大学的生态生理学家克里斯托弗·斯蒂尔(Christopher Still)说,他没有参与这项工作。主要是为了好玩,该团队甚至建造了一个由蘑菇驱动的野餐冷却器。
在COVID-19大流行期间,约翰霍普金斯大学微生物学家拉达梅斯·科德罗(Radamés Cordero)在树林里散步,正在试用他实验室的新型热像仪,该热像仪将红外热像仪记录为图像。他和他的同事Arturo Casadevall计划使用相机观察一些真菌的深色色素如何影响它们的表面温度。在徒步旅行期间,科德罗拍摄了大约20种野生蘑菇,无论颜色如何,它们都比周围环境凉爽。
在实验室的跟进中,研究人员发现一些物种,如棕色的美国星足鹅膏菌,仅比周围环境低1°C或2°C,但牡蛎蘑菇Pleurotus ostreatus的温度几乎低6°C。此外,19种霉菌和酵母,包括布鲁尔酵母,制造青霉素的霉菌和一些人类病原体,也很凉爽,特别是在它们的菌落中心附近。即使在接近冰点的气温下,菌落也低约1°C。
单细胞真菌的温度令人惊讶,因为与蘑菇相比,它们每体积的表面积要小得多,即使组成菌落,也能失去热量。但这项工作表明“这种现象是真菌王国的一个普遍特征,”科德罗说。(在他的团队进行初步研究后,他才发现另一个团队在20多年前表明,至少有一种栽培蘑菇可以保持凉爽。睡美人论文来了)
通过使蘑菇脱水或测量它们在不同空气湿度下的冷却能力,研究人员确定,寒蝉效应源于真菌中蒸发的水 - 相当于在炎热的天气出汗。蘑菇盖底部的复杂鳃结构增加了这种冷却的表面积。植物叶子同样通过毛孔释放水分来冷却自己,但它们的方法通常没有那么有效。
真菌如何从保持如此凉爽中受益尚不清楚。它可能有助于蘑菇帽孢子的发育或释放,或者“可能只是这个王国更喜欢较低的温度,”Casadevall说。“这将是一件值得探索的事情,”斯蒂尔说。
与此同时,凉爽的蘑菇可以投入使用。Cordero和Casadevall在一个装有不到半公斤蘑菇的小聚苯乙烯泡沫塑料包装盒中放置了两个气孔,在一个孔中安装了计算机排气扇以吸入空气,然后将盒子放入更大的聚苯乙烯泡沫塑料容器中。打开风扇后,较大容器的温度在 10 分钟内下降了 40°C,并在那里停留了半小时。“你不会冻结水,”通过蘑菇冷却,Casadevall说。但原型可以很容易地将六块腹肌和午餐冷藏起来,以便快速野餐,他说,“之后你可以吃[蘑菇]。
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GMT+8, 2024-11-1 06:55
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