科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了將和平真菌變成肉食性殺手的基因

一種常見(jiàn)的、廣泛分布的真菌，此刻可能隱藏在你的花園土壤中，當(dāng)它太餓時(shí)，它能夠變成一個(gè)強(qiáng)大的捕食者。

科學(xué)家們已經(jīng)知道Arthrobotrys oligospora 寡孢子蟲(chóng)至少?gòu)?1980 年代開(kāi)始，但他們?nèi)栽谂宄@種原本平靜的真菌是如何變成蠕蟲(chóng)最糟糕的噩夢(mèng)的。

現(xiàn)在，由臺(tái)北中央研究院的分子生物學(xué)家Hung-Che Lin領(lǐng)導(dǎo)的來(lái)自臺(tái)灣和美國(guó)的研究小組已經(jīng)解開(kāi)了這種真菌用來(lái)誘捕和食用獵物的一些策略。

通常寡孢子蟲(chóng)在已經(jīng)死亡的有機(jī)物上生存。但是，當(dāng)?shù)?yīng)變得稀缺時(shí)，它就會(huì)做它必須生存的事情。

這種真菌只是在必要時(shí)可以誘捕和殺死獵物的幾種真菌之一。

“根據(jù)真菌種類，形成不同的誘捕裝置，包括粘性網(wǎng)，柱子，旋鈕，非收縮環(huán)和收縮環(huán)，”作者寫.

捕食者模式只有在真菌感應(yīng)到時(shí)才會(huì)完全激活蛔蟲(chóng)就在附近。

此前，林書(shū)豪所在的團(tuán)隊(duì)確定特定的基因通路這給了寡孢子蟲(chóng)它“聞到”蠕蟲(chóng)信息素的能力。這項(xiàng)新研究追蹤了隨后的分子狂熱。

他們發(fā)現(xiàn)，一旦真菌檢測(cè)到獵物，DNA復(fù)制和核糖體的產(chǎn)生就會(huì)增加，在這種情況下，這有點(diǎn)像微生物等同于研究和收集設(shè)備以準(zhǔn)備狩獵。

在下一階段，研究人員發(fā)現(xiàn)參與構(gòu)建和操作蠕蟲(chóng)陷阱的基因活性增加。

“在所有采樣的時(shí)間點(diǎn)中，我們?cè)诒┞逗?10 小時(shí)觀察到最大的差異表達(dá)（上調(diào)和下調(diào)），這對(duì)應(yīng)于真菌和線蟲(chóng)細(xì)胞之間強(qiáng)烈的陷阱形成和粘附的時(shí)期，”他們寫道。

他們?cè)谙葳灞砻姘l(fā)現(xiàn)了一類新的蛋白質(zhì)，他們稱之為陷阱富集蛋白（TEP），發(fā)現(xiàn)這些蛋白質(zhì)對(duì)陷阱對(duì)線蟲(chóng)的粘附至關(guān)重要。

在這種蛋白質(zhì)失活的真菌中，只有10%的線蟲(chóng)在10分鐘后被捕獲 - 這大大低于實(shí)驗(yàn)期間測(cè)量的完整陷阱的100%的命中率。

另一種已知的蛋白質(zhì)參與這個(gè)階段的突觸融合蛋白，參與運(yùn)輸“蠕蟲(chóng)粘合劑”——一種從陷阱中滲出的天然“膠水”，使其太粘，獵物無(wú)法自由擺動(dòng).當(dāng)這種蛋白質(zhì)從真菌中刪除時(shí)，70%的線蟲(chóng)能夠逃脫突變陷阱，而野生型真菌幾乎沒(méi)有失誤。

一旦真菌捕獲獵物，它就會(huì)穿透蠕蟲(chóng)的身體并使用稱為菌絲的細(xì)絲消化它。這種菌絲網(wǎng)絡(luò)不像我們那樣通過(guò)咀嚼和吞咽來(lái)進(jìn)食，而是從內(nèi)部填充蠕蟲(chóng)，分解并吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以便運(yùn)輸?shù)叫枰鼈兊牡胤健?/span>

在這個(gè)階段，研究人員發(fā)現(xiàn)編碼蛋白酶的基因活性激增。蛋白酶對(duì)消化至關(guān)重要——在人類中，它們?cè)谖?、胰腺和小腸中產(chǎn)生。蛋白酶相關(guān)基因活性的激增寡孢桿菌的成功的陷阱表明真菌正在利用這些酶來(lái)幫助消化獵物。

為了了解蛋白酶在消化線蟲(chóng)中的作用，研究人員給一些真菌服用了一種蛋白酶抑制混合物。線蟲(chóng)暴露12小時(shí)后，很明顯蛋白酶確實(shí)發(fā)揮了重要作用，特別是在蠕蟲(chóng)消化的速度和效率方面，對(duì)于那些服用雞尾酒的人來(lái)說(shuō)，這要少得多。

另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試了刪除某些蛋白酶基因的影響——突變真菌仍然能夠捕獲和消化獵物，但菌絲在蠕蟲(chóng)尸體上定植的方式存在一些小缺陷。

“我們?nèi)娴霓D(zhuǎn)錄組學(xué)和功能分析強(qiáng)調(diào)了增加的DNA復(fù)制、翻譯和分泌在陷阱開(kāi)發(fā)和療效中的作用，”作者解釋說(shuō)。

“這些結(jié)果進(jìn)一步加深了我們對(duì)真菌食肉動(dòng)物所需關(guān)鍵過(guò)程的理解。

該研究發(fā)表在PLOS生物學(xué)。

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