獻給煮過瓊脂糖的生物狗們
做一隻生物狗是怎樣一種體驗？抓小白鼠不成反被咬了手，解剖一下午蛔蟲發現晚飯吃豆芽，還是辛苦一年種的葡萄一夜之間被偷個精光？
這些「光輝事跡」可能夠大家掛在嘴邊說一輩子，然而卻遠非實驗室工作的日常。對於生物狗來說，只有瓊脂是永恆的。很難找到比瓊脂更溫柔的實驗材料了，你讓它順滑它就可以順滑，讓它黏密它就可以黏密，豐滿亦可苗條亦可，可方可圓，可長可短——全看你的配方和容器。
生物狗們，親切不？圖片：123rf.com.cn正版圖片
不是生物專業出身？回想下你愛吃的布丁、果凍、杏仁豆腐，它們也少不了瓊脂的存在。
海膽和人都愛啃的紅海藻
要說瓊脂，我們需要從今天的主角「石花菜」說起。石花菜並不是蔬菜（辜負了它的「菜」名），像海帶、紫菜一樣，它是一類海藻。
在中國海域分布的石花菜有十多種，但其中最常見的不過五種，分別是在黃渤海紮根的石花菜（Gelidium amansii）本尊，以及喜歡生活在亞熱帶海洋的中肋石花菜（G. japonicum）、廣布於中國各海域的小石花菜（G. divaricatum）、主要產自浙江福建的大石花菜（G. pacificum）、主要產自福建臺灣的細毛石花菜（G. crinale）。
你可能見（chī）過石花菜本尊。圖片：David Fenwick / APHOTOMARINE
若要排資論輩的話，石花菜和紫菜的關係更近一些，畢竟它們都是紅藻門的兄弟。但是問題來了，為啥我們看到的石花菜都是一副冰清玉潔的樣子，根本就不紅啊？
那是因為，餐桌上的石花菜並不是它原來的樣子。石花菜的顏色來自藻紅素，然而藻紅素並不穩定，容易分解。在採收石花菜的時候，都有水裡洗乾淨，除去附著物, 然後再曬乾貯存的工序，甚至還有專門的漂白加工，這樣一趟折騰下來，藻紅素根本就剩不下來。就算是熬過了這些步驟，殘存的藻紅素入鍋一煮也就啥都不剩了，煮熟的紫菜會由紫變綠，也是這個道理。
活著的時候，它們著實是紅色的。圖為南非的G. reptans。圖片：Anderson RJ, et al. / Seaweeds of the South African South Coast（2016）
除了人類，很多海洋生物也將石花菜作為重要食物來源，畢竟作為一種大型海藻，不吃掉太可惜了。馬糞海膽和紫海膽都非常中意石花菜，當然，場面有些奇怪，想像一下刺球抱著石花菜和裙帶菜啃呀啃的場面吧！
紫海膽的腹面和口器，刺球球雖然沒有胳膊，但管足可以把食物推進口裡。圖片：Jeff Rotman / naturepl.com
石花菜的主要成分是瓊脂，是瓊脂糖與瓊脂膠組成的混合物；作為一種多糖，瓊脂糖似乎應該作為能量來源。然而因為其特殊的結構，想要消化瓊脂並不容易。海膽體內並沒有完整消化瓊脂糖的酶，想要消化吸收石花菜裡的營養，還需要依賴共生的特定細菌——只有它們才能將瓊脂糖降解成可以消化的糖類。這樣的共生關係其實在陸地上也存在，白蟻也是通過消化道內的微生物來處理難以降解的木質素、纖維素的。
人類自然是沒有辦法消化瓊脂的，但是這並不妨礙石花菜成為我們的美食。不單單是作為朝鮮小菜中的重要配角出現，石花菜以及它的提取物瓊脂，早就是無數經典小吃的重要配料了。
在開始講美食之前，先教你用瓊脂粉做果凍。來源：Just One Cookbook / YouTube
異軍突起的「食品添加劑」
我曾經天真地以為杏仁豆腐是和豆腐一樣，用杏仁磨成漿，然後用滷水來點，但是總覺得這樣做得虧了血本才對。直到後來我才知道，只需要在稀稀的杏仁漿裡加上1%的瓊脂，就可以做出像豆腐一樣彈滑爽口的清涼小吃了。
杏仁豆腐裡是沒有豆腐的。圖片：123rf.com.cn正版圖片
瓊脂的發現純屬偶然。根據日本傳說，瓊脂發現於江戶初期的1685年，發現者是山城國（現京都府南部）一家酒店的老闆，美濃太郎左衛門。他發現扔在門口的石花菜湯在夜裡凝結成了像果凍一樣的東西，即使在白天也不會融化，直到曬乾之後變成了堅硬的白色物質。自此，用石花菜煮瓊脂這個技藝就開始流傳開來。
經過燒水、下菜、和菜、悶鍋、榨濾、凝結、割粉、漏粉、凍乾等一系列工序，石花菜最終會變身成粉條一樣的條狀物——這就是瓊脂或者「洋菜」、「燕菜」，日語裡叫做「寒天」。
曬乾的條狀瓊脂，易存放。圖片：manjuskitchen.co.uk
瓊脂不是第一種用來製作凝膠的材料。但是和使用歷史更悠久的明膠相比，只需要更少量的瓊脂就能使湯固化，對口味的改變更小；另外，瓊脂凝膠至少需要加熱到85℃以上才會熔化，讓瓊脂糕點不熔於手不熔於口，口感也與明膠凍完全不同。
實驗室中大展身手
瓊脂相當穩定，在溫和的條件下很少與其他物質發生反應，因此，如果你需要讓液體固化而基本不影響其生化特質的話，稍微加點瓊脂，煮沸放涼就好了——這讓它在生物學實驗室裡有著巨大的發揮空間。
LB液體培養基（左），加入瓊脂之後凝固為固體培養平板（右），不影響培養條件。圖片：Masur / wiki commons
1881年，德國著名科學家，細菌學創始人之一羅伯特·科赫的實驗室裡，一位技術員將瓊脂加入了液體培養基裡，瓊脂平板培養基從此成為了醫學、細菌學、微生物學的必需品。相比液體培養，瓊脂平板培養基可以給細菌提供穩定的生長環境，為後續的觀察、分離、研究提供了巨大的便利。
親切嗎，生物狗們？一塊接種了沙門氏菌的瓊脂平板。圖片：denn / flickr
直到1966年，科學家們給瓊脂安排了一份更重要的工作，那就是電泳。
電泳用到的其實是瓊脂進一步精煉得到的瓊脂糖——法國科學家早在1859年就從瓊脂中分離得到了它，沒想到百年之後它才在科研領域大放異彩。瓊脂糖本身就足以結成凝膠，與之相伴的瓊脂膠因為自身的結構會對電泳產生影響，所以必須被除去。
一臺瓊脂糖凝膠電泳儀。圖片：Jeffrey M. Vinocur / wiki commons
電泳，顧名思義，就是在電的驅動下遊泳，瓊脂糖凝膠便是一塊理想的泳池。從生物中提取到的核酸（包括DNA、RNA）是一種帶有電荷的分子，在外加電壓的驅動下，這些分子在瓊脂糖凝膠的孔洞中艱難跋涉。分子大小不同受到的阻力不同，加上所帶電荷的差別，讓不同分子在泳池中行進速度各不相同；在凝膠中行進一段時間之後，化學性質並無二致，只是長短、結構不同的同類分子，就可以清晰地區分開——而不論是依賴離心機還是層析柱，都無法達到類似的效果。
跑過DNA之後的瓊脂糖凝膠。圖片：School of Natural Resources from Ann Arbor / wiki commons
如果你在生物學實驗室裡，看見一個滿臉稚嫩的研究生正在專心致志地盯著微波爐裡的什麼東西——那一定不是中午的便當（這是當然，實驗室裡的微波爐可不準用來加熱食物），而是一錐形瓶微微沸騰著的、凝聚著奮鬥與希望的瓊脂糖。
希望。圖片：123rf.com.cn正版圖片
本文是物種日曆第4年的第10篇文章，來自物種日曆作者@史軍。