沙漠苔藓的超强生存能力背后是它们的真菌“盟友”

在地球上一些最干旱的地区，大地表面那层看似不起眼的暗色薄壳，其实是一套高度精细的微型生态系统。它由苔藓、真菌、细菌、藻类以及微小动物共同构成，被称为“生物土壤结皮”，在锁定养分、稳定土壤、防止风蚀等方面发挥关键作用。

苔藓是这一群落中最“能扛”的成员之一。它们可以完全干枯，看上去像已经死亡，却能在短暂降雨之后迅速复苏；有的物种能附着在裸露岩石上，在高温和长期缺水环境中依然存活，这种顽强特性甚至让科学家设想，苔藓未来或许能帮助人类在地外极端环境中维持生命支持系统。

美国加州大学河滨分校研究团队近日提出，沙漠苔藓的超强生存能力，背后可能还有“隐藏助力”——生活在苔藓组织内部的真菌。相关证据已发表于植物学期刊《New Phytologist》，指向一种此前从未在苔藓中被正式记录的共生关系。

如果这一发现最终得到进一步证实，它不仅可能推翻长期以来关于苔藓生物学的一项基本假设，还可能为科学家重新审视约4.7亿年前植物首次大规模登陆陆地这一地球历史转折点，提供一个全新的观察窗口。

现有研究显示，大约八成以上的陆生植物并非“单打独斗”，而是与真菌结成默契伙伴关系：真菌帮助植物从土壤中获取矿物养分，植物则以光合作用产生的糖类回馈真菌。其中最关键的一类是真菌类群“丛枝菌根真菌”（AMF），它们会在植物根部形成树枝状的微小结构，用作养分交换界面。

然而，苔藓一直被视为这一模式的“例外”。与被子植物、木本植物和多数农作物不同，苔藓缺乏真正意义上的根系，科研界长期普遍认为，在已知约一万种苔藓中，并不存在类似的菌根型真菌伙伴。

“这一直是教科书里的基础模型。”研究合著者、加州大学河滨分校微生物学与植物病理学教授杰森·斯塔伊奇指出，在传统认识中，苔藓似乎并不需要依赖真菌来生存。

为检验这一“先入为主”的假设，该校博士生基恩·凯利走进莫哈韦和索诺兰沙漠展开实地采样。这些地区白天气温常常超过38摄氏度，既是严酷的自然实验场，又是观察极端环境生存策略的理想地点。

凯利专门挑选生物土壤结皮中的苔藓作为研究对象。这类结皮常被形容为“沙漠的活体外皮”，不仅支撑干旱生态系统运转，同时极为脆弱，往往一次脚印或轮胎碾压就可能令其几十年难以恢复。

在采集过程中，凯利还尝试对比不同气候条件下的苔藓群落。“有时我花了很久，也很难在另一种环境里找到同一物种的苔藓。”他回忆说，在极端高温条件下反复搜寻，只为在干旱与相对湿润地区之间建立可比样本。

研究团队的核心问题是：来自不同气候带的苔藓，其内部真菌群落是否存在系统差异？这一点对于理解正在扩张的全球干旱区尤为重要。如果有特定真菌能帮助苔藓抵御高温与干旱，那么它们可能深刻影响沙漠生态系统对气候变化的响应方式。

在实验室中，科研人员将采集到的苔藓样本研磨处理并进行真菌DNA检测。结果显示，真菌的确存在于苔藓组织内部，更出人意料的是，其中包含一类通常被认为必须依附植物才能生存的菌根真菌。

进一步比对发现，苔藓体内的真菌群落并不等同于周围土壤中的真菌群落，而来自干旱沙漠苔藓的真菌组合，也明显不同于较温和环境苔藓中的真菌组成。凯利据此推测，“某些真菌可能更有利于苔藓在又热又干的环境中生存”。

这一模式显著降低了“污染假说”的可能性。如果真菌仅仅是附着在苔藓表面的土壤残留，那么苔藓内部检测到的DNA谱系理应更接近背景土壤。但实际结果更像是苔藓在“挑选”特定真菌伙伴，暗示双方之间存在某种选择性关联。

仅凭DNA证据仍不足以证明真菌真正定居在植物组织内部并参与生理活动。为寻找直接结构证据，凯利将苔藓组织用一种能专门与真菌结合的蓝色染料处理，并在显微镜下进行观察。

在苔藓细胞内部，他看到了树枝状分叉的真菌结构。“当我第一次在镜下看到这些形态时，就意识到我们发现了非常不寻常的东西。”凯利表示。

这些结构在形态上类似典型菌根真菌在植物根部形成的“丛枝”——一种用于养分交换的树状结构。但不同于有根植物，苔藓并无真正的根系，这些“树枝”样结构出现在的是苔藓叶片中，因此研究团队暂称其为“类丛枝结构”。

从形态和分布位置来看，这些结构非常像其他植物中进行养分互换的界面，但科学家仍需进一步证明，在苔藓与真菌之间是否真的存在物质交换。只有当这一点被严谨证实，双方关系才能被正式界定为一种真正意义上的共生。

这项发现的影响可能远远超出沙漠生态学领域。苔藓属于植物演化树上非常古老的支系，被视为部分最早登陆陆地植物的近亲。

当植物从水生环境迈向陆地，它们必须解决养分获取、防止失水以及摆脱水体物理支撑等一整套全新难题。越来越多化石记录显示，早期植物与真菌的结合，很可能在这一历史进程中发挥了决定性作用，许多研究者甚至认为，正是这些伙伴关系，促成了地球大陆大规模“变绿”。

如果苔藓确实能够以一种此前被忽视的方式容纳菌根型真菌，这将迫使科学界重新思考植物—真菌关系在演化早期的起源与多样性，甚至可能改写“植物登陆陆地依赖何种真菌帮助”的经典叙事。

从应用角度看，这项研究同样关乎干旱地区的生态修复实践。当前，生物土壤结皮正面临气温升高、持续干旱、放牧压力、越野车辆以及人类踩踏等多重威胁，而这类群落恢复极其缓慢，一旦受损往往需要多年甚至数十年才能部分重建。

目前的实验还不能直接证明真菌一定在帮助苔藓提高生存率，但它清楚揭示了一个此前未被识别的“隐藏关系网”。对于希望在退化干旱地带实施生态恢复的研究者来说，这种潜在的苔藓—真菌合作机制，或许能为未来设计更精细的修复策略提供新思路。

正如凯利所说：“沙漠里充满了人们习以为常、却从未认真看清的生命形式。有时，最大的惊喜就悄悄生长在我们脚下。”