谁是大自然里的“小猪佩奇VS小羊苏茜”？

在我们的习惯认知中，自然界的生物处在错综复杂的食物链中，一物降一物，很难与“合作”联系起来，但其实“合作共赢”的模式最早就是来源于大自然，在植物、微生物和动物中比比皆是。

它们彼此之间也会达成“共识”，一致对外，这种合作关系就叫“共生”，它们的共赢则是赢在获取养分、抵御外敌和传递花粉，赢在生存和繁衍。

今天，我们就来介绍一下大自然的几对合作搭档。

豆科植物 VS 根瘤菌，自然界“合作共赢”之最佳典范

要说大自然中的“合作共赢”，最具代表性的和被人们研究最多的当属豆科植物和根瘤菌了，二者算得上是生物固氮体系中的最强搭档了。

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我们知道，氮气是空气中最主要的成分，约占空气体积的78%。但是，将氮气转化为生物可利用的铵盐和硝酸盐，却是难上加难。

因为氮气中两个氮原子间的化学键非常非常的稳定，只有在高温高压并有催化剂存在的条件下，才能和氢气反应生成氨。这个过程耗能巨大，因此通过工业固氮的方法直接利用氮气，在目前来看还不足以被广泛推广。

但是，生物固氮就不一样了。固氮微生物能够在自然条件下通过固氮酶，将大气中的氮气还原为氨，过程更加高效，自然界通过生物固定的氮量能达到固氮总量的60%左右。

而在生物固氮中，豆科植物与根瘤菌这对合作搭档能够固定生物固氮总量的60%以上、农业用地氮素的40%左右，因此，把它们叫做“最强搭档”也就不足为奇了。

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那么，豆科植物和根瘤菌是怎么合作的？

根瘤菌是豆科植物的氮素“加工厂”，它是一类革兰氏阴性杆状细菌，在适宜的条件下能够从植物根部侵入到花生、大豆和苜蓿等豆科植物中，吸收植物中的有机物来维持自身的生存。

从19世纪末开始，研究者们就对根瘤菌的分类展开了系统研究，随着研究的不断深入，发现根瘤菌竟是一个如此庞大的家族，从1932年发现的1属6种增加到现在的17属近100种：

根瘤菌侵入植物根部后发育成类菌体，形成一个氮素“加工厂”，利用固氮酶复合体系，将空气中的分子态氮转化为氨态氮，最终形成植物可吸收的“盘中餐”——有机氮化物。

中国科学院植物研究所的老一辈研究员曾围绕固氮酶反应性、活性中心等方面开展了早期研究，其参与的固氮酶钼铁蛋白结晶研究成果还获得了1978年全国科学大会奖，为国内植物微生物共生分子机制方面的研究奠定了基础。

植物和真菌也能合作，比如油菜 VS 印度梨形孢

植物不仅和细菌存在着合作关系，也和多种真菌关系密切，在长期演化过程中形成了稳定的“合作”关系，其中印度梨形孢是大量植物内生真菌中的一个典型代表。

印度梨形孢（Piriformospora indica）是一种植物根部内生真菌，顾名思义，它的菌丝产生的厚垣孢子呈梨形，如下图。

印度梨形孢可是油菜的“小卫士”，这是因为：