半裸腐質霉Humicola seminudaa 受訪者供圖

短枝橙冠毛殼Chrysocorona lucknowensis 受訪者供圖

“我正在拜讀您的大作，我很好奇您是如何做到讓這些真菌看上去如此美麗的，簡直就是藝術品！”荷蘭皇家科學院Westerdijk真菌研究所所長Pedro Crous在最近的一封郵件中向中科院微生物所（以下簡稱微生物所）副研究員王雪薇寫道。

Crous所指的“大作”是近日王雪薇發表于《真菌學研究》的一項研究，其中展示了形態各異的毛殼科真菌，包括多個嗜熱種。它們的孢子或圓或方或尖，被卷曲或舒展的茸毛包裹著，呈現出生物多樣性之美。

王雪薇對毛殼菌的研究始于其“高顏值”。隨著研究的深入，她逐漸發現該真菌的分類系統存在的錯亂和缺陷。給這些漂亮的“小家伙們”找到家，就成了她過去近十年最大的心愿。

“用工作建立信任 ”

2013年，已準備好赴美公派訪學的微生物所博士王雪薇收到一封“意外”來信：原荷蘭微生物菌種保藏中心（2016年左右改名為WesterdijK真菌研究所）時任主任Crous邀請她到該中心研究世界范圍內的毛殼科真菌。

這讓王雪薇興奮不已。重建毛殼科真菌分類系統，這是她的夢想。

做博士畢業論文期間，王雪薇在分離土壤真菌樣本過程中，發現讓她“眼前一亮”的毛殼菌。它們不僅漂亮，而且應用潛力巨大，她的研究興趣油然而生。

但毛殼科分類學仍存在不容忽視的問題——根據形態分類的主觀人為性；專注于無性繁殖的片面性。

“毛殼菌科下有屬，屬下有種。最早的形態分類認為附屬毛長得相似就是‘一家人’，但這種表面特征具有很大的迷惑性。”王雪薇對《中國科學報》說。

根據這種分類法，子囊果有孔，且附屬毛發育良好的種全部歸入模式屬——毛殼屬；而子囊果無孔無毛，或毛不發達的種都歸入梭孢殼屬，導致這二者成為當時科內最大的兩個屬。上世紀90年代基因測序技術的普及對此提出了挑戰。

同時，自1817年第一個種——球毛殼被發現起，陸續有400多個種被描述，至少8部形態分類專著出版，但無一例外，都僅專注于有性繁殖種。分子證據證明，至少有7個無性繁殖屬是毛殼科成員，但它們在科內的位置及其與有性繁殖種間關系不明。

正當做完博士畢業論文的王雪薇苦于缺乏權威模式菌株而不得不轉變研究方向時，看到她研究論文的Crous送來了“一場及時雨”。

CBS建立了全球最大、最完整的毛殼科真菌資源庫。早在上世紀80年代，Crous就意識到形態分類存在問題，并在全球尋找解決這一問題的人，一直未果。

一個名不見經傳的中國年輕人能擔當得起這個重任嗎？

對此，荷蘭真菌研究所的態度一開始是打折扣的。最初他們邀請加拿大的毛殼科專家Adrian Carter團隊與王雪薇一起合作解決這一難題，卻被對方以“資歷不對等”一口回絕。因為尚未建立完全的信任，該所未將保藏的菌種拿出來，只是允許王雪薇進入菌種DNA庫。

“作為一個中國人，我一定要爭口氣，把它做出來。”王雪薇想。她沒有沮喪，反而另辟蹊徑，走出一條捷徑。

根據在國內積累的經驗，王雪薇找出所有相關菌株的DNA，開始了測序工作。四個月后，在CBS的一棟兩層科研樓里，一張張A3紙黏起來的基因系統發育樹從二樓鋪到了一樓—— 一棵碩大的毛殼科真菌的“家譜樹”建成了。它清晰地顯示出形態分類系統的錯誤和存在的問題。

這讓Crous等專家特別興奮。經過討論，王雪薇開始利用實物資源進行模式菌株（一個種首個被發現和描述的代表性菌株）的研究。在公派訪學一年即將結束時，CBS又“自掏腰包”，請她接著做來自全球不同國家室內環境的毛殼菌。

“用自己的工作建立別人的信任是最牢靠的。”王雪薇回憶這段經歷時笑言，一開始的“不被信任”反而讓她走對了路子，否則從一個個菌種做起來反而沒有那么快。

歸國后，王雪薇在分類學方面的基礎研究也得到了微生物所和真菌學國家重點實驗室的大力支持。“只要下定決心一步步把工作做實在，就一定能得到認可。”她說。

王雪薇在實驗室。 受訪者供圖

幫“毛孩子”找到“家”

利用近10年的時間，王雪薇和團隊對CBS保存的來自全球各地的一千多株菌進行了系統分析，采用多基因系統發育分析等綜合研究方法，他們一一糾正了傳統形態分類系統的錯誤，幫這些“毛孩子們”認清了“家門”。

“這項工作就像整理一座混亂的圖書館，了解每本書籍的內容，為每本書找到合適的位置，方便后人取閱。”王雪薇比喻說。

傳統的形態分類系統包括20個屬，而且無法反映種屬間的進化關系。王雪薇研究團隊建立的毛殼科現代分類系統包含50個屬，其中23個屬是她們團隊建立的。她們同時對科內15個已知屬進行了重新定義或修訂，并建立了1個新科——柄孢殼科。

例如，研究證明原來依據形態被納入毛殼屬的種，實際上分散在22個彼此不相關的屬中。原梭孢殼屬的模式種——基生梭孢殼被證明屬于與毛殼科親緣關系很遠的黑孢殼目，是一個真菌寄生種。原梭孢殼屬內的其他種都是腐生的，分別分散在毛殼科的11個屬及毛殼科的姊妹群柄孢殼科內的一個屬。

研究將無性繁殖的7個屬納入毛殼科，澄清了科內無性繁殖種和有性繁殖種間系統發育關系,讓該科的真菌有了完整的生活史。

新建立的分類系統中還追蹤了毛殼科的“前世今生”，認為該科是一個單系群（單元內包含且僅包含毛殼科的共同祖先及其所有后代），科內的50個單系屬至少在2700萬年前就分化形成。其中的嗜熱種分別屬于7個不同的屬，至少在3000萬年前就與非嗜熱種分離，形成了獨立譜系。此外，研究人員還發現全球室內環境中毛殼科真菌的物種多樣性，包含33個種，其中最常見的室內污染種為球毛殼（如室內墻面或紙張受潮后留下的小黑點）。

這些研究結果顛覆了已被沿用近200年的形態學分類系統，建立了趨于自然，能夠反映不同屬、種間進化關系的毛殼科現代分類系統，先后發表于《真菌學研究》等期刊。

自荷蘭微生物菌種保藏中心真菌學家von Arx 等1986年發表最后一部有關毛殼科的形態分類專著后，該科分類學研究幾乎停滯，近30年間僅發表新屬4個，新種十余個。王雪薇和合作者的研究激活了毛殼科的現代分類學研究，僅2018~2021年間國外其他研究者就建立新屬6個。

這些研究讓王雪薇得到了該領域國內外的認可。曾經拒絕與她合作的Carter也成為王雪薇的合作伙伴。他表示相關研究讀起來“欲罷不能”，甚至在審稿時48小時就給出了對論文的審稿意見。

“這一系列高水平文章，在世界范圍內展現出對毛殼菌科這樣一類兼具理論和廣泛應用前景真菌資源的系統發育研究，取得具有系統性和顯著創新性的可喜成果。”中科院院士莊問穎評價說，研究團隊以持之以恒、勇于探索、堅韌不拔的科學精神向真菌學界證明，“世上無難事，只要肯攀登”。

黑頂毛枝霉Trichocladium acropullum 受訪者供圖

擬柔菊毛殼Chrysanthotrichum allolentum 受訪者供圖

“美圖”助力資源挖掘

除了幫著“認門”，王雪薇還熱衷于給“毛孩子們”拍美圖。她對毛殼科近200個種進行了重新描述，并配以高質量形態圖片，其中許多圖片曾連續數年登上CBS的圣誕卡和掛歷。

毛殼科真菌的子囊果形態各異，結構復雜，果內形成束生的子囊包裹著孢子，孢子中還有芽孔。為了真實而完整展現毛殼菌的形態特征，王雪薇可謂絞盡腦汁。

為呈現立體效果，她會連續拍攝不同層位，最后疊加出立體照片；為拍出子囊果連毛帶孢子的完整清晰照片，她摸索出一種溫和加熱方式，讓真菌的毛在鏡頭下逐漸自然舒展；因為子囊形成后很快會消解，絕大多數研究只描述子囊而鮮見其照片，她跟蹤觀察了子囊果的發育過程后找出子囊果剛剛形成的階段來抓拍子囊……

旋絲暗領毛殼Collariella bostrychodes 受訪者供圖

血色毛殼Chaetomium cruentum 受訪者供圖

王雪薇希望，這些美圖能夠幫助需要者依據形態快速識別毛殼科內的相關種，趨利避害，助力資源挖掘。

據介紹，絕大部分真菌喜歡生活在25～30℃的常溫下。目前，工業真菌產生的纖維素酶也只能在常溫下保持高活性，工業生產中過程非常容易被其他真菌污染，而溫度稍高這些酶的活性就會出現斷崖式下降。

“真菌中嗜熱種類不多，目前不超多30個，大部分恰恰都在毛殼科里。”王雪薇說，這些種所產的酶在50℃～70℃高溫下表現出最高酶活，是新型工業熱穩定酶的重要儲備庫。”

毛殼菌也是纖維素酶和生物活性代謝產物的資源庫。迄今已發現科內物種產生的不同結構次生代謝產物有400多種，它們多數具有抗腫瘤、抗瘧疾、抗真菌、抗細菌、細胞毒性、酶抑制劑等生物活性。

毛殼菌還是常見的室內污染真菌，可引起過敏等健康問題，少數種可直接侵染免疫健全人的表層組織，個別種可侵入免疫缺陷病人的大腦中樞、肺等深層組織，引起致死性感染。其少數種被發現可產生致癌的黃曲霉毒素前體——雜色曲霉素。

因此，王雪薇表示，毛殼菌將有助研制新一代酶制劑生產菌，提高人類生活品質和提高生產效率。

采訪最后，她建議加強傳統分類學的民眾參與程度。比如CBS等西方科學機構為促進真菌分類學研究提出的民眾科研項目，鼓勵全國不同的家庭采集土樣郵寄給科研院所進行檢測，如果分離出新種將由參與者為其命名，  不僅促進了新物種的發展，還普及了真菌知識，一舉多得。

相關論文信息：

https://www.studiesinmycology.org/sim/Sim101/a1_sim_vol101_art3.pdf

https://doi.org/10.1016/j.simyco.2018.07.001

https://doi.org/10.1016/j.simyco.2019.08.002

https://doi.org/10.1016/j.simyco.2016.11.005

https://doi.org/10.3767/003158516X689657

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