第六部分： 先验模型的推导验证——真菌界

 

一个有意思的推理是，如果动物是一种四维生命体（West et al., 1999），根据先验模型的结果，真菌就是一个五维生命体。从真菌维度运用的几何分析过程，我们可以发现所谓生物学维度的本质所在。

 

真菌界b=f(5)/5=5/5=1

真菌的分类系统包括子囊菌，担子菌，壶菌，球囊菌，接合菌等，突出了类群间繁殖体的进化差异。但是从维度运用的角度，菌丝体（特别是营养菌丝）的出现具有十分重要的宏观进化意义，也是我们认识真菌进化的一个重要窗口，需要填补真菌分类上的这个空白。

就菌丝体进化而言（图1），从原核到真核，从单细胞到多细胞，从无隔到有隔，从二维生长（不分叉面状放射生长）到三维生长（持续分叉填充营养基质），菌丝体从结构到功能的进化线索基本是清晰的。通过菌丝体生长所构成的菌落就是一个高度协同的网络系统，对环境具有高度的适应性。

目前由于技术等方面的原因，关于真菌的代谢比例关系研究似乎一直是一个空白（作者从已有文献中确实没有发现）。关于真菌五维化生长的提法，在学术界尚属首次。延续前面的维度进化几何分析逻辑，本文尝试做了推导：

首先，在进化上，菌丝体是真菌界一个较为普遍的形态进化选择。相对于动物，我们可以把菌丝体（营养菌丝）看做全身都是嘴的怪物，生长即代谢，两者的空间生长模式完全一致并同步，即D_M=D_B。如此，菌丝体的空间生长模式可以抽象为“个体充盈在三维的营养物质空间”的一个场景或过程。

其次，菌丝体的吸收功能取决于线状连接在一起的每个细胞（每一张嘴）的相对表面积大小。作为多细胞体，菌丝体不需要每个细胞进化到如原核生物和原生生物的空间生长模式，只需通过多细胞的协作就可以实现个体尺度的相对表面积最大化。同时，真菌细胞形态和大小上相对细菌的进化优势也就体现出来了（真菌菌丝的宽度约5～10 μm，比细菌和放线菌大几倍到几十倍），绝对吸收表面积大幅提升。显然，菌丝体代谢的吸收环节是一个二维的空间生长模式。

最后，真菌菌丝通过细胞分裂（数量生长）分叉链接可以快速形成网状分枝填充占满三维营养物质空间，这种生长模式类似动物的血管生长行为，并起到相同的代谢效果（West et al., 1997）。菌丝体的这种空间生长模式，相较动物的“空间内化”，其实就是通过个体形态与资源分布空间上的同维化，实现对营养资源取食的无障碍化。显然，菌丝体代谢的取食环节是一个三维的空间生长模式。

如此，菌丝体就同步完成了代谢相关的两个不同关键环节的空间生长模式优化。区别于植物，这两个环节在代谢上存在先后关系，符合相乘的运算规则。因此存在

B∝Ap*Az∝L²*L³=L⁵=L^DB

Ap决定吸收效率的生物学表面积，Az决定取食效率的生物学表面积。因此D_B=5。由D_M=D_B，可推导出b=D_B/D_M=5/5=1。

图1 菌丝体的空间生长特征及其进化线索（网络图片）. A菌丝体生长过程；B菌丝体网络系统；C放线菌；D无隔与有隔菌丝；E菌丝的分叉生长；F菌丝生长的内部生物化学过程；G侵入营养体的成熟菌丝体形态。

从菌丝体的进化线索看，五维化生长模式的实现依赖于三个关键进化事件：多细胞个体形态的菌丝化、细胞大小从量变到质变。菌丝体从无隔到有隔。菌丝体在真菌各进化分支中普遍存在，这说明从原生生物开始真菌就普遍采取了这种进化策略。真菌细胞的宽度约5～10 μm，比细菌和放线菌大几倍到几十倍，奠定了菌丝体吸收功能优化的“单元”基础。相对低等真菌，高等真菌都是有隔菌丝，通过隔上的小孔实现多细胞间的物质联通（包括细胞核与原生质），完成多细胞的协同与交流，真正成为一个有序的整体，构成了菌丝体取食功能优化的“系统”基础。

由于菌丝体结构的普遍性，我们推测真菌界内b值恒等于1。真菌作为先验模型中细胞生命进化的最后一位，实现了代谢效率的最大化，维度运用与代谢实现也实现了统一。相对植物和动物，真菌真正进化成了细胞生命界的“代谢机器”。

 

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