犹他州自然历史博物馆的Dentinger实验室在NewPhytologist杂志上发表了一篇具有挑衅性的新论文，描述了他们对备受喜爱的蘑菇Boletusedulis的研究，这种蘑菇被全世界的美食家称为牛肝菌。
在这篇论文中，KeatonTremble和BrynDentinger博士展示了北半球首次对牛肝菌进行的遗传调查。通过评估来自全球各地的这些样本的遗传密码，他们了解到这些美味的真菌以令人惊讶的方式进化——这与许多人的预期相反，他们可能认为地理隔离是物种多样性的主要驱动力。事实上，在世界上有些地区，牛肝菌在当地生态位中保持其遗传独特性，即使它们在地理上并未与其他遗传谱系隔离开来。
立即想到因葡萄栽培学家而闻名的法语词terroir。风土描述了所有当地因素，如土壤类型、日照量、坡度、小气候、土壤微生物等，这些因素使每块土地都能生产出独特的葡萄酒。这是对当地生态及其对葡萄树、葡萄和成品的影响的庆祝。
Tremble和Dentinger的新研究为蘑菇猎人提供了诱人的数据，声称他们秘密森林中的牛肝菌以与世界上最好的葡萄酒相同的方式表达了他们风土的品质。
但这不是研究的重点。随着基因测序的出现，大多数真菌学遗传学研究都集中在描述一个小地理区域内真菌的独特特征。Tremble和Dentinger想做一些不同的事情。他们不是仅仅将来自科罗拉多州的一组蘑菇与加利福尼亚州的一组蘑菇进行比较，以便称它们为不同的物种，而是希望更好地了解牛肝菌遗传密码如何保存或改变的全球趋势。“我们的研究很重要，因为它超越了过去使用的过于简单的抽样方法，”Dentinger说。
他们发现牛肝菌在全球范围内以不同但清晰可辨的方式进化。“在北美，尽管事实上它们并不是生殖隔离的，但局部地区的独立遗传种群存在很强的分层，”Tremble解释说。“然而在欧洲，从西班牙到格鲁吉亚再到斯堪的纳维亚半岛，只有一种血统占主导地位。”
进化生物学家通常认为，有一种进化策略控制着特定生物的物种形成过程，但Tremble和Dentinger表明，牛肝菌实际上表现出多种不同的策略。事实上，这是首次在全球范围内对任何生物体进行的遗传研究显示出这样的结果。
一个相关的重要结果是驳斥了传统观念，即隔离是物种发展其独特性的主要方式。正如生态学百科全书(第二版，2019年)自豪地指出：“所有进化生物学家都认为，地理隔离是新物种出现的一种常见机制，即使不是最常见的机制(Futuyma，2013年)。”
成为一名真菌学家是一个激动人心的时刻。不仅真菌王国几乎没有被探索和描述过，而且DNA测序技术也给真菌学家的真菌分类方式带来了翻天覆地的变化。几千年来，人类根据蘑菇的外观或表型，从有毒的蘑菇中辨别出可口的蘑菇。但表型可能具有欺骗性——考虑一下头发颜色不同、鼻子形状不同等的兄弟姐妹。他们在基因上仍然比其他人更相似。因此，遗传相似性被认为是不同物种的真正标志，这与可追溯到人类起源的蘑菇鉴定趋势背道而驰。
除此之外，让我们记住蘑菇只是主要生物体的繁殖结构，称为菌丝体(见上图“真菌基础知识”)。就像冰山一样，菌丝体只向我们展示了它们的一角，而巨大的真菌体生活在地下，与树根紧密相连。由于牛肝菌释放的微小孢子随风、哺乳动物甚至苍蝇传播，牛肝菌在地理上得以传播。因此，生物学家倾向于相信，在孢子可以飞行的任何地理区域，一个物种将由该地理空间内的基因混合来定义。
Tremble和Dentinger的研究有力地驳斥了这一假设。
在北美，不同的遗传谱系并存，尽管存在混合的遗传证据，但当地生态因素在维持这些谱系的区别方面发挥了更大的作用。“犹他州恰好是两个不同血统居住的地区之一，”丹廷格指出。这些谱系表明，与来自其他谱系的遗传流动相比，当地生态是维持其遗传独特性的更强大因素。
“这篇论文表明，遗传差异不需要隔离，”Tremble断言。“生态适应的力量在牛肝菌中非常强大，即使你基本上可以将孢子散布到任何地方，也有很强的选择来适应特定的环境。”
干牛肝菌的奇迹
他们研究的秘密深藏于自然历史博物馆的核心：蘑菇收藏。Tremble是一名博士。生物科学学院的候选人，将于2023年春季通过论文答辩，获得进化生物学学位。在与Dentinger一起作为他的顾问工作时，他做出了一个偶然的选择——作为NHMU真菌学馆长，Dentinger建立了NHMU的基因组学实验室，以便能够快速有效地分析DNA。对于这项研究更重要的是，Dentinger在世界各地自然历史博物馆的专业联系人帮助Tremble获得了160个样本，否则这些样本几乎不可能收集到。
“你必须依靠自然界中的机会主义遭遇来收集活体样本，”Dentinger解释道。“这与处理每个季节都存在的植物和可以诱饵的动物有着根本的不同。”因此，要在北半球找到、正确识别160个不同的样本并将其运回NHMU的实验室，需要大量的物流、时间和运气。
相反，“多亏了真菌，我们的研究才有可能实现，”Dentinger说，他指的是博物馆中真菌收藏品的名称。他们深入探索了NHMU的真菌馆，并与全球的合作者取得了联系。
“如果没有80位不同人员积累的实地工作，这是不可能的，”Tremble指出。所有样本都是干牛肝菌蘑菇，稳定且可供Tremble提取其DNA。由于牛肝菌菌丝体的寿命出奇地长(估计长达45年)，他们仅使用可追溯到1950年的样本，以确保该研究仅持续几代人。
Tremble使用复杂的软件对这些样本进行统计分析。他对792,923个SNP(发音为“snips”，单核苷酸多态性的缩写)进行了基因分型，这是160个牛肝菌基因组彼此不同的个体方式。
为了对主要谱系进行分类，他过滤掉了仅存在于一个样本(将被视为“家庭单位”或个体变体)中的SNP，这样他就可以只观察基因组之间的主要差异。最终，抖音确定了6大血统。
Tremble将他的数据输入数学模型，发现了一个复杂的基因组混合网络，尽管有证据表明其他谱系与它们混合，但谱系仍然截然不同。他们的建模和地理样本数据表明，这种保持独特的能力是由于环境适应，而不是物理隔离。
血统还是物种?
Tremble和Dentinger对他们是否应该将这6个不同的谱系确定为“物种”的问题采取了绝对不可知论的方法。他们在论文中没有这样做，因为他们想关注遗传数据和与进化生物学策略相关的更大问题。另外，关于物种的讨论是一场令人烦恼的谈话。
“没有正式的程序来定义一个物种，”Tremble指出，“这是一场持续的辩论。我们不想称它们为物种或亚种，因为它自动暗示它们是单独进化的群体，而它们绝对不是。“他们决定称它们为谱系，因为这个术语在遗传上是可分辨的，也就是说，可以使用统计遗传方法从数量上区分谱系。
但这并不意味着他们不想解决分类问题。“这将是一篇即将发表在不同期刊上的文章，”Dentinger说。真菌世界从未经历过维多利亚时代——动物和植物物种识别和命名的爆炸式增长。由于估计只有5%的真菌多样性被识别，命名和分类必须进行，如果只是为了帮助真菌学家谈论他们的主题。
不管牛肝菌的物种-亚种分类学如何变化，丹丁格向我们保证一件事：“风土比人们想象的更重要。”
因此，找一个蘑菇猎人并站在他或她好的一边，以便找到最适合您口味的牛肝菌。