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1908年，一个初夏的傍晚。忙碌了一整天的东京大学教授池田菊苗坐在餐桌旁，享受着妻子为他精心准备的美食。不知道是因为那天特别饿，还是什么别的原因，池田教授觉得那天的柴鱼黄瓜汤的味道有些特别。汤熬得很浓，他拿起汤勺在锅里搅了起来，想看看汤里有什么特别的食材。
坐在对面的妻子奇怪地问他：“池田君，你在找什么？”
池田教授觉得自己有点儿失礼，就赶紧放下汤勺，笑着回答：“今天的汤太好喝了，我只是想知道，你在汤里放了什么。”
妻子接过勺子，边帮池田教授盛汤边说：“喜欢你就多喝点儿吧，我突发奇想，放了些海带进去。我知道平日里你不吃海带，刚才还怕你不喜欢呢。”
池田教授确实很少吃海带。第一次体验到海带鲜味的他，立即对海带产生了兴趣。如果这件事情发生在普通人身上，最可能的结果就是吃更多的海带。但是，池田教授可不一样，他是一位热爱文学的化学家。这样难以形容的鲜美，对于化学家来说，有着不同寻常的特殊意义。他敏感地察觉到，鲜味的背后很可能隐藏着一些人们尚未了解的特殊物质。他觉得很有必要把海带中藏着的鲜味物质分离出来。
第二天，池田教授把家里剩下的海带全部带回了实验室，开始了他的研究。分离海带中的鲜味物质，这是个听起来容易、做起来非常困难的事情。即便是在今天，想要知道一种天然食材中的某种香味是什么物质在起作用，都有很大的运气成分，更何况是100多年前呢。
池田教授采用的是一个很笨的办法。他把海带中可以提取出来的物质分别分离出来，再一一亲自品尝。半年之后的一天，当他把一点白色晶体轻轻放进嘴里的时候，强烈的味道告诉他，他成功了。池田教授真的非常幸运，毕竟味觉是一种相当主观的感受。如果海带中的鲜味来自几种物质的组合，恐怕就不是半年的实验能解决的了。
池田教授用日语中的“鲜美”这个词给这种味道命了名，这种白色的，能让食物变得鲜美的物质，则被命名为味素。这种物质的化学名称叫作谷氨酸钠，我们更熟悉的一个名字叫作味精。
从此以后，人类已知的味道从酸、甜、苦、咸四种增加到了五种。鲜味，对于我们的味觉系统来说，是蛋白质存在的信号。如果我们的体内缺乏蛋白质，就会对鲜味格外敏感。谷氨酸钠的发现者池田教授，不仅对蛋白质的信号很敏感，对潜藏着的商业信号更是敏感。他知道，如果把谷氨酸钠提取出来，作为家庭烹饪的作料，一定能大受欢迎。池田教授成功了，他不仅拿出了研究成果，还靠着谷氨酸钠的专利大赚了一笔。时至今日，味精和它的衍生品鸡精几乎占领了所有家庭的厨房，这都多亏了池田教授和海带对人们的贡献。
顺便说一句：味精和鸡精都是很安全的食品添加剂，甚至国家都没有规定添加剂量的限制，凡是有关味精有害的各种说法都是谣言。
池田教授的研究很快就传遍了东京大学，大家都没想到，整日不苟言笑的池田教授竟然靠吃海带就出了这么大的成果。东京大学生物系有一个专门研究海藻的海藻学专业，池田教授的成绩让海藻学专业的几位学者分外眼红。海带，明摆着就是生物学家碗里的菜，没想到竟然被隔壁的化学家抢了个头功。几位学者暗下决心，一定要在海带身上再搞出几个成果来，把丢了的面子抢回来。不过，在随后的几年里，生物学家并没有取得什么突破性的新发现，倒是他们多年来一直研究的海带养殖技术在味精的大规模生产中派上了用场。
1930年，味精市场的需求依然在持续增长，但日本沿海可以利用的海带养殖场却不多了。东京大学生物系的青年学者大槻（guī）洋四郎决定去中国的大连一趟，看看那里的环境是否适合海带的生长。
1930年的中国，正处于积贫积弱的时代，此时的大连处在日本人的控制之下。根据大槻洋四郎已经掌握的资料，中国海域并没有野生的海带。但是在这次实际调查中，他却在大连海域发现了一种叫作利尻（kāo）海带的品种，这是在日本海域分布最广的一种海带。从利尻海带分布的区域来看，这些海带很可能是随着日本的货轮无意中到达大连海域的。
能够在大连看到野生海带的身影，让大槻洋四郎非常兴奋，这意味着完全可以尝试在大连海域养殖海带。大槻洋四郎随即写了一份报告，报告了自己的考察发现，他郑重地向上级提议，立即在大连海域尝试海带的养殖。报告提出后，引起了日本生物学界的重视。
你可能会想，不就是种个海带嘛，又是考察，又是调研的，有这个必要吗？这个事情呀，还真是很有必要的。当时日本养殖海带的主要方式是投石法，也就是把海带的幼苗系在石头上，在海底进行养殖。这种方式不仅成本很高，而且产量也比较低。想要开展海带养殖，海带的种苗投放数量非常多，投资也是巨大的。如果环境不适合海带生长，很有可能会颗粒无收。
在普通人眼里，海带就是个头儿很大的海藻而已。一棵海藻，怎么还能挑三拣四地养不活呢？原来，不好养活的并不是海带本身，而是海带用于繁殖的配子体。海带在繁殖的季节，会释放出大量的孢子。这些孢子的样子，看起来就像是一个小动物，它们的头上长着一长一短两根触角，叫作鞭毛。通过摆动这两根不一样长的鞭毛，海带的孢子就可以四处游动了。请你记住海带孢子头上的鞭毛不一样长这件事，后面我们还会说到。
海带孢子会选择附着物，结束漂泊
当孢子遇到岩石或者木筏这些东西的时候，就会附着在上面，它的两根鞭毛也会随之脱落，从此以后，海带的孢子就再也不会移动了。不过，如果你以为孢子附着下来就能长成小海带，然后越长越大，那就错了。这些孢子首先会发育成雌雄两种配子体，再由配子体释放出精子和卵子，精子和卵子再次结合后，发育出的新一代孢子体就能发育出小海带来了。如果海水的温度过高，就会导致海带的配子体无法发育，小海带自然也就长不出来了。
看到这里，你会不会觉得，不就是繁殖个海带吗？怎么搞得这么复杂？没错，其实刚刚我描述的海带繁殖的过程，已经是经过大量简化的简略模型了。实际的情况，比我讲的还要复杂很多。
之所以会把事情搞得这么复杂，正是因为生命不是设计的产物，它们是一次又一次基因突变逐渐演化出来的。海带直接产生孢子的行为，实际上是在做无性繁殖。而孢子把自己固着到岩石上释放出精子和卵子的过程，是有性繁殖。虽然最初的孢子和后来产生的新一代孢子都是受同一套DNA控制的，但是在不同的生命阶段，起作用的基因是不一样的。这就导致了海带怪异的生殖行为。
如果你还是觉得不好理解，那我再用传统的植物给你做一个类比。海带第一次产生孢子的时候，你可以理解为海带准备开花了。这个孢子长出来的雌雄配子体就好比是花的雄蕊和雌蕊。雄蕊上的花粉落到雌蕊上面，实现了授粉之后，花儿才能结出可以发芽的种子来。只不过，海带的这个用于繁殖的花并不是开在自己身上，而是作为孢子漂走，附着在岩石上开放的。植物开花的时候，如果太热或者太冷，会影响授粉，这一点跟海带也是很相似的。
所以，千百年来，海带一直都生长在亚洲东北部比较寒冷的海域中。想要繁殖海带，那就必须找到生长环境和海水温度都合适的地方才行。
我们不得不说，大槻洋四郎是非常幸运的，他几乎一次就找到了中国海域里最适合繁殖海带的海域。他不仅在报告中论证了大连海域的环境适合海带生长的事情，更是发现了野生的海带，这就等于直接证明了项目的可行性。
果不其然，大槻洋四郎很快就拿到了资助，可以正式开展海带引种的工作了。大槻洋四郎还大胆地对海带养殖进行了革新，用筏式养殖代替投石养殖。筏式养殖就是在浅海水面上利用浮子和绳索组成浮筏，然后用缆绳把浮筏固定到海底，最后把海带固定在吊绳上进行养殖。他的革新非常成功。在他的努力下，中国的海带养殖场规模很快就反超了日本。海带成为当时东北乃至全中国很多地区最常见的蔬菜。
在当时的中国，很多地区都存在着一种非常特殊的疾病，患病者最大的症状就是脖子又粗又肿，所以俗称“大脖子病”。这其实就是由于身体内碘元素缺乏造成的甲状腺肿大。甲状腺肿大最好的治疗办法，就是适量补充碘元素。海带是含碘量最高的食物，海带在中国的大规模种植，让困扰很多地区多年的“大脖子病”问题有了明显缓解。
大槻洋四郎从1930年来中国一直待到了1953年，在他的努力之下，中国的海带养殖产业从无到有，让海带这种食物终于走下了神坛。不仅如此，大槻教授还培养了一大批中国水产养殖人员，这使中国的海洋生物学得到了良好的发展。但是当大槻教授离开中国的时候，还是带着一个遗憾走的。因为在中国养殖海带，他始终没有解决一个重要的问题，那就是海带喜冷怕热的特性。
大槻教授的遗憾，最终由我们中国的科学家解决了。在大槻教授离开中国两年后，他的一个学生就发现，海带一旦萌发了幼苗，就不再怕热了。于是他就写了一篇论文，提出了一个名叫“夏苗培育法”的构想。他的方案是，在夏季的时候收集海带的孢子，然后人工营造一个冷凉的环境培育海带幼苗，等到幼苗足够强壮，就可以下海养殖了。
经过几十年的努力，我国终于攻克了海带喜冷怕热的难题。现在，北至辽宁，南到广东，都可以进行海带的养殖。只不过，越是炎热的地方，就越是需要更长的时间来培育海带幼苗，这样才能确保海带进入自然环境后能够顺利成活。
对于今天的我们来说，海带早已失去了提味或者补充碘元素的作用。因为工业生产的味精以及人工制成的加碘盐已经取代了海带的作用。不过，海带作为一种味道鲜美、营养丰富的健康食品，养殖面积和产量都在逐年增加。现在，我国的海带不仅能够满足国内的需求，还能大量出口到韩国、日本等海带的原产地。
不过，关于海带的故事还没有结束。2005年的时候，海带又闹出了一个大事件——它被开除出了植物圈。这究竟是怎么一回事呢？
在很多年以前，我们一直用二分法来对生命进行分类。一种生命，如果不是动物，就必定是植物。一开始我们认为，会动的生命就是动物，而不会动的就是植物。后来，我们又发现，植物都能进行光合作用，于是就开始用能否进行光合作用和不会动这两点来区分动植物。
海带既不会动，又能够进行光合作用，是传统分类方法中典型的植物。但是，达尔文的观点认为，我们不应该只通过表面特征来给物种分类，我们需要追本溯源，找到这些物种的共同祖先。只有拥有共同祖先的两个物种，才能被分成一类。
最近这几十年，我们有了基于DNA测序的研究方法，终于可以实现达尔文他老人家的遗愿了。德国昆虫学家威利·汉宁根就基于达尔文的观点，提出了亲缘分支分类学理论。他提出，一个合理的生物学分类，必须要包含一个共同祖先下的全部后代才行。没有包含全部后代，或者没有包含共同的祖先，都不算合理的生物学分类。
现在，每当有一类物种完成了基因测序，生物学家就会仔细比对一下，看看以前的分类有没有分错。海带就是很典型的被分错了类的物种。它们虽然既不会动，又有能力进行光合作用，但是，它们与陆地上的其他绿色植物的亲缘关系非常远。既然海带与绿色植物不是亲戚已经是一个客观事实了，那我们就有必要回答一下，为什么海带与绿色植物如此相似。
海带不是植物
在本章的第二节中，我们讲了蓝细菌被另外一种单细胞生物吞吃，最后变成叶绿体的故事。而我们今天的主角海带，它们的身体里也有叶绿体，但是，它们获得叶绿体的方式却是完全不同的。它们并没有直接吞吃蓝细菌，而是吞吃了那个与蓝细菌已经实现了共生的生物。现在，我们通过基因研究可以知道，被海带吞掉的那种生物，比较接近现在的绿藻或者红藻。我们把这种现象叫作二次内共生。
你一定会好奇，吞吃蓝细菌和吞吃绿藻都形成了内共生，有很大差别吗？生物学家又是如何发现这个差别的呢？这个事情说来很有意思，是叶绿体外面包裹着的膜的层数暴露了自己的来历。蓝细菌有一层细胞膜，当有一个真核生物吞吃了蓝细菌之后，就需要用一层食物泡的膜把蓝细菌包裹住。所以，在显微镜下，叶绿体就是一个拥有两层膜结构的细胞器。
那么，如果有一个生物，它吞吃了一个绿藻，会发生什么事呢？叶绿体自己就有两层膜，而绿藻自己还有一层细胞膜，这就是三层膜了。当某个生物吞吃绿藻的时候，还需要再用一层食物泡的膜把绿藻包裹起来。这样的话，所有的膜加在一起，就有四层了。植物的叶绿体有两层膜，而海带的叶绿体有四层膜，生物学家最初就是这样发现海带的不寻常之处的。
海带所在的分类，名叫SAR超类群，包括“不等鞭毛类”“囊泡虫类”和“有孔虫类”这三个大类。还记得我们前面说过的海带的孢子长着一长一短两根不同的鞭毛吗？这就是海带所在的不等鞭毛类生物的特征。
最早的蓝细菌与单细胞生物的共生，可以看作两个创业者之间的合作。那么海带这种二次内共生，就可以看作一次公司收购。一家名叫海带的大一点的公司直接收购了绿藻这样的小公司。如果在内共生这个问题上继续开脑洞的话，你可能会想知道，会不会有更大的公司，把海带这样的公司再次收购掉呢？这种事情还真的存在，生物学家就观察到，囊泡虫界的一些甲藻，它们体内的叶绿体就有多达六层膜，这很可能是这种甲藻吞吃了不等鞭毛类的生物，形成了第三层的内共生结构。这简直就是俄罗斯套娃了。
不过，关于内共生的故事，三层内共生也不算什么，自然界还有脑洞更大的合作模式。
在美国东海岸一个浅浅的湖泊里，潮湿的气候似乎要将一切都凝固。在清澈的湖水底部，有几片缓缓移动的绿树叶，这些树叶叶脉清晰，叶肉呈现出绿宝石一样的半透明的质感。它们就像是手捧诗集的文艺少女，娴静、优雅地徜徉在湖底。这些生物就是绿叶海蛞蝓。
绿叶海蛞蝓可并不仅仅看起来像是一片绿色的叶子，它们真的像树叶一样，可以进行光合作用。它们在食物短缺的时候，可以长达几个月时间不用进食，而支撑它们生命活动的，正是光合作用 [1] 。不过，绿叶海蛞蝓身体里的叶绿体并不是与生俱来的，这些叶绿体来自它们的食物——海藻。绿叶海蛞蝓将藻类中的叶绿体保存在自己的消化细胞中。为了能够养活这些从食物中掠夺来的叶绿体，绿叶海蛞蝓还顺便掠夺了藻类用于生产一种特殊蛋白质的基因。这种特殊的蛋白质正是确保叶绿体在海蛞蝓体内存活的关键。
在进行光合作用的绿叶海蛞蝓
你看，把叶绿体养在自己的细胞里，让细胞具有光合作用的能力，这并不是植物的专利，也不是被开除出植物界的海带的专利，因为海蛞蝓也可以。这甚至也不是海蛞蝓的专利，因为生物学家发现，有些品种的蚜虫，也可以进行光合作用。很多人小时候都曾经幻想过，如果我们的皮肤里能植入叶绿体，不就可以靠喝西北风和晒太阳过日子了吗？科学研究告诉我们，这个想法基本靠谱，假如忽略能量转换效率的问题，还真的能解决我们的温饱问题。化身为叶绿体的蓝细菌果然是一名最佳合伙人，谁能跟它成功地合作，谁就能拥有光合作用的超能力，这与是不是植物没关系。
在我们地球上，生产者、消费者、分解者三个角色缺一不可。我们的生物圈也在这种三位一体的循环中保持着平衡。当植物缺席某一个生态位的时候，自然会有类似功能的生物来占据这个位置。这些生物虽然不是植物，但从生命演化的大视角来看，它们却胜似植物。
海带的故事结束了，但我们的故事还要在海洋里停留一会儿。下一节，我要给你讲讲海洋里的另外一种神奇的生命，它们的生存策略，一定会让你大吃一惊。
[1] Huimin Cai, Qiye Li, Xiaodong Fang, Ji Li, Nicholas E. Curtis, Andreas Altenburger, Tomoko Shibata, Mingji Feng, Taro Maeda, Julie A. Schwartz, Shuji Shigenobu, Nina Lundholm, Tomoaki Nishiyama, Huanming Yang, Mitsuyasu Hasebe, Shuaicheng Li, Sidney K. Pierce & Jian Wang. A draft genome assembly of the solar-powered sea slug Elysia chlorotica [J].Nature,2019Scientific Data volume 6, Article number: 190022.https://www.nature.com/articles/sdata201922