樹,記得自己的童年(3):共生

一位女科學家勇敢追尋生命真理的故事
作者:荷普.潔倫(Hope Jahren)

短命的香菇在地表出現的時間不長,但是底下支撐它的網路在一個更陰暗、更富饒的世界存活很多年。(fotolia)

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植物的敵人多到數不清。地球上幾乎所有的生物都把綠葉視為食物。當樹木還是種子跟幼苗的時候,它可以整個被吃掉。植物無法逃離進攻不休的敵人大軍和他們不間斷的威脅。林地爛泥裡住著伺機而動的生物,植物不論死活都是它們的養分。真菌大概是最厲害的角色。白腐菌跟黑腐菌隨處可見,兩者的化學物質都能做到其他東西做不到的事:腐蝕最堅硬的樹心,所以才會叫做「腐」菌。除了少數植物化石之外,四億年來樹木的結局一直都是分解成最初的狀態。這樣的徹底破壞歸因於一種真菌,它的生存方式令人毛骨悚然:腐蝕森林裡的樹枝與殘幹。但是這種真菌裡也有樹木最好的也是唯一的朋友。

你或許以為香菇就是真菌。這就好像把陰莖跟男人劃上等號一樣。每一朵傘菌,無論是美味的或帶有劇毒,都只不過是性器官;它連接著一個更完整、複雜和隱密的系統。每一朵香菇底下都有一張綿延數公里的菌絲網路,纏繞著無數土壤並維持地貌的完整。短命的香菇在地表出現的時間不長,但是底下支撐它的網路在一個更陰暗、更富饒的世界存活很多年。只有非常少數的真菌(五千種)策略性地與植物建立起更深刻持久的和平關係。它們的菌絲網包覆和穿透樹根,與樹木共同分擔把水抽進樹幹裡的責任。

它們也會開採土壤裡的稀有金屬,例如錳、銅跟磷,然後把這些金屬當成東方三博士的珍貴禮物。

森林邊緣是惡劣的無人之境,樹木不越過邊界生長其來有自。跨出森林短短幾公分的地方,對一棵樹來說水太少、陽光太少、風太強或是太寒冷。不過,在極少數的情況下森林會擴張並增加面積。每隔幾百年就會出現一株幼苗征服這個嚴苛的環境,熬過不得不面對的匱乏歲月。這樣的幼苗總是帶著共生的地底真菌並肩作戰。這棵小樹面臨重重險阻,但是在真菌的協助下,它的根部功能也是一般小樹的兩倍。

它付出的代價是:最初幾年幼苗的葉子製造的糖分大多直接送到在根部吸取養分的真菌。但是菌絲網只是圍繞著奮力掙扎的樹根,並不會穿透它們。這株植物與真菌的生理結構保持分離,僅靠雙方的努力把彼此連在一起。它們緊緊相繫。這場合作會持續到這棵樹長得夠高,可以在林冠爭取陽光為止。

樹和真菌為什麼生活在一起?我們不知道。真菌幾乎在任何地方都可以活得很好,但是它放棄了更輕鬆也更獨立的生活,選擇跟樹緊密結合。它讓自己習慣吸收直接來自樹根的純糖,如此奇特又緊密的組合在森林裡的其他地方完全找不到。或許共生能讓真菌感覺到,它並不孤單。

我的研究常被歸類為「好奇導向研究」(curiosity-driven research)。也就是說,我的研究成果不會是有銷路的產品、有用的機器、能上市的藥丸、強大的武器,或是帶來任何直接的有形利益。就算對上列的任何一樣東西有間接助益,那也是很後來的事了,而且發現的人也不會是我。所以對國家預算來說,我的研究比較不那麼重要。這種類型的研究只有一個重要的補助來源:國家科學基金會。

國家科學基金會是美國政府機構,它提供的科學研究經費來自稅金。國家科學基金會二○一三年的預算是七十三億美元。聯邦政府為農業部(負責監督食物進出口的人)編列的預算大概是這個數字的三倍。美國政府每年為太空計畫編列的預算是其他科學項目加總的兩倍:美國太空總署二○一三年的預算超過一百七十億美元。但這種差別待遇遠遠比不上研究和軍事花費之間的不平等。國土安全部是因應二○○一年911事件而成立的單位,年度預算是國家科學基金會的五倍之多,而國防部的「彈性」預算是國家科學基金會的六十倍以上。

好奇導向研究的其中一個副作用是啟發年輕人。研究者總是過度熱愛自己的天職,最令他們快樂的事莫過於讓別人也愛上這份天職。就像每一種以愛為動力的生物,培育下一代是我們無法遏抑的渴望。你或許聽說過現在美國的科學家不夠多,因此有「落後」(無論意義為何)的危險。把這件事告訴任何一位學術型科學家,他都會哈哈大笑。過去三十年來,美國政府為非國防相關的研究編列的預算沒有增加。單純從預算的角度來說,科學家不是太少而是過剩,而且每年都有更多科學家從學校畢業。美國或許可以宣稱自己重視科學,但是政府確實不願意為科學花錢,尤其是環境科學。

雖然七十三億美元聽起來是一大筆錢,但別忘了這筆錢要分給所有的好奇導向研究。不只是生物學,還有地質學、化學、數學、物理學、心理學、社會學和更加深奧難懂的工程與電腦科學。因為我研究的是植物為什麼能在地球上生存這麼久,所以被國家科學基金會歸類為古生物學。二○一三年他們為古生物學提供的研究經費是六百萬美元,這是全美國古生物學研究一整年的預算,而且挖掘恐龍化石一定會分到最多經費已是意料中之事。

儘管如此,六百萬美元聽起來依然不是小數目。或許我們可以假設每一州都應該有一位古生物學家得到補助,六百萬美元除以五十,每一份合約的金額是十二萬。這相當接近實際情況:國家科學基金會的古生物學項目每年提供三十到四十份合約,平均每份合約價值十六萬五千美元。因此無論何時,美國受到補助的古生物學家大約有一百人。就算古生物學家全體投入受歡迎的絕種生物研究,例如恐龍跟長毛象,這樣的經費或許還是不足以回答大眾對演化的諸多疑問。

請注意,美國的古生物學教授遠遠超過一百人,這表示大多數的古生物學教授無法從事相關研究。

儘管如此,十六萬五千美元聽起來仍是一大筆錢,至少對我來說是如此。但這筆錢能撐多久呢?幸好大學會付我將近一年的薪水(教授沒課的時候仍有薪水的情況非常少見,這意味著整個夏天都沒收入),但是我必須幫比爾張羅薪水。如果我決定給他年薪兩萬五千美元(畢竟他有二十年的研究經驗),就必須幫他多要求一萬美元的福利,也就是每年三萬五千美元。

除此之外還有一件有趣的事。大學可依據校內教授的研究向政府「收稅」。因此除了剛才的三萬五千美元,我還必須為大學的財庫申請一萬五千美元,這筆錢我一毛錢也看不到。這筆錢叫「經常開支」(有時也叫「間接成本」),我剛剛說這是「稅」,稅率大概是百分之四十二。每間大學稅率不同,有些聲譽卓著的大學甚至高達百分之百,不過我從未看過低於百分之三十的稅率。這筆錢顯然是用來支付大學的冷氣帳單、修理飲水機、維持馬桶順暢等等。但是我不得不說,這些設備在我的實驗室所在的建築裡只有偶爾功能正常。

總之,在這種令人垂淚的情況下,雇用比爾三年的總開銷是十五萬美元,剩下一萬五千美元購買三年高科技先進實驗需要的化學藥品與設備,或是雇用打工的學生,或是支付差旅費,或是參加座談會跟研討會。喔,別忘了,因為要繳稅給大學,所以可支配預算只有一萬美元。

下一次你碰到理工科教授時,可以問他是否擔心過自己的發現可能有誤。他是否擔心自己選了不可能解開的問題來研究,或是忽略了重要的證據。

他是否擔心自己錯過了那條通往正確答案的路。如果你問理工科教授最擔心什麼事,他立刻就能看著你的眼睛說:「錢。」

──節錄自《樹,記得自己的童年》/ 商業周刊

【作者簡介】

荷普.潔倫(Hope Jahren),1969年出生,植物學家、土壤生物學家。加州大學柏克萊分校博士,目前為夏威夷大學檀香山馬諾亞校區的終身職教授。三度獲頒傅爾布萊特獎學金(Fulbright Awards),兩度獲得地球科學領域的青年研究者獎,只有四位科學家曾兩度獲獎,她是唯一的女性。2008年在美國國家科學基金會、能源署與國家衛生研究院的支持下,成立了穩定同位素土壤生物學實驗室,是美國少數主持實驗室的女性科學家。

責任編輯:方遠

 

 

 

 

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