树皮、岩石上不起眼的地衣，里面的共生伙伴可能会互相“串门”。11月3日，记者从中国科学院微生物研究所高程、魏鑫丽团队了解到，该团队近日发现地衣真菌与藻类光合伙伴之间存在双向基因转移。这为35年前学界提出但一直没有验证的相关假说提供了基因组证据。目前，该成果已发表于国际学术期刊《自然-通讯》。

地衣是什么？“从分类上说，地衣归入真菌界。”中国科学院微生物研究所研究员魏鑫丽介绍，地衣是真菌与绿藻或蓝细菌组成的稳定共生体。真菌的菌丝搭起主体结构，吸收水分和无机盐，为伙伴抵挡强光、干燥等不利条件；绿藻或蓝细菌则通过光合作用提供营养。

这种“搭伙”生活，并不是简单地把两种生物放在一起。魏鑫丽说，一些光合伙伴能够在自然界独立生活，地衣真菌却高度依赖伙伴提供的营养。虽然研究人员可以在实验室把双方分离培养，但分开后往往不再形成典型的地衣结构；要让它们重新组合成完整地衣体，至今仍很困难。“可分离”却“难重组”，正是地衣共生关系的一个特点。

长期生活在一起，双方除了交换营养，还可能交换基因吗？早在1991年，地衣学家就提出了这一问题。如今，研究团队从基因组中找到了一批线索。

“我们通常认为，基因由上一代传给下一代，这叫垂直传递。”中国科学院微生物研究所研究员高程解释，基因也可能不经过亲子关系，在不同生物之间转移，科学上称为水平基因转移。打个比方，一本代代相传的“说明书”里，某些内容可能不是祖先留下的，而是从别人那里“借”来的。

要找到这些“借来”的内容，并不容易。一份地衣样品中，真菌、藻类和其他微生物的遗传物质混在一起，先要辨认各自的基因序列。即使发现两种生物有相似基因，也不能立刻认定发生过转移，还必须排除样品污染、数据组装错误等可能。

这次研究利用来自六大洲的533份地衣相关宏基因组数据。团队还对近百种地衣开展测序，补充了中国和南极地区的样本。研究人员结合多种分析与验证手段，从约160万个预测基因中，筛选出1882个潜在的水平转移获得基因，多数推定来自细菌。

引人关注的是，其中31个基因涉及地衣真菌与光合伙伴之间的转移：16个推测由真菌转向光合伙伴，另15个方向相反。这个发现直接回应了“地衣真菌和藻类共生伙伴除了交换营养，还交换基因”的问题。换句话说，地衣真菌和藻类共生伙伴之间不但发生了基因“串门”，还是互相“串门”。

不过，这不意味着研究人员看到了基因转移的过程。“我们不是‘拍到了基因串门的瞬间’，而是通过今天留在基因组中的线索，重建可能发生过的演化历史。”高程说，这些发现为研究地衣共生伙伴之间的基因交流提供了系统性证据。

基因“串门”有什么用？研究发现，真菌一侧推测获得的外源基因，更多涉及细胞结构构建、转录和防御；光合伙伴一侧则更多涉及氨基酸转运与代谢、信号传递及蛋白质合成。这提示，基因转移可能参与了共生伙伴的功能分化。

但基因转移并非必然带来好处。高程提醒，现阶段还不能据此断言某个转移基因帮助地衣抵御严寒或干旱，也不能说地衣的共生关系就是由基因转移造成的。外来基因获得之后能否发挥作用、产生怎样的影响，都需要实验检验。

下一步，团队还计划挑选有代表性的候选基因，结合基因表达分析、分离培养、共培养等方法验证其作用，并继续探索外来DNA如何进入细胞、整合进基因组。高程说，地衣的发现也为研究植物与菌根真菌、动物与肠道微生物等其他共生关系提出了值得追问的新问题。