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肉食性平菇可以用“棒棒糖中的神经气体”杀死蛔虫

放大 / 平菇 (胸膜炎) 静静地生长在森林的树桩上。 但要小心线虫! 这些平菇想吃掉你——它们已经开发出一种新机制来麻痹并杀死你。

阿泰拉/盖蒂图片社

平菇 (胸膜炎) 是多种菜肴的主食,因其温和的味道和隐含茴香的神秘香气而备受推崇。 这种奶油色蘑菇也是几种食肉真菌中的一种,以 线虫 (蛔虫)特别是。 蘑菇已经进化出一种新的机制来麻痹和杀死它们的线虫猎物:一种在棒棒糖状结构中发现的毒素,称为毒素包囊,当它被释放时,会在几分钟内导致线虫中的细胞广泛死亡。 根据一项研究,科学家们现在已经确定了造成这种影响的特定挥发性有机化合物。 新叶子 发表在《科学进展》杂志上。

平菇等食肉真菌以线虫为食,因为这些小生物在土壤中含量丰富,可以提供有用的蛋白质来源。 不同的物种进化出不同的狩猎和食用猎物的机制。 例如, 细胞 它们是类似真菌的生物,会发出“猎手细胞”来寻找线虫。 一旦被发现,它们就会在蛔虫的嘴或肛门附近形成包囊,然后将自己注入蛔虫体内攻击内脏。 另一组白色念珠菌使用像鱼叉一样捕食猎物的细胞,将真菌孢子注入蠕虫体内以结束其命运。

其他真菌产生具有刺激性的棒状或匕首状的孢子。 线虫摄取寄居在食道中的孢子,并通过穿孔蠕虫的肠道发芽。 有粘性的树枝状结构,就像强力胶一样。 当线虫游过并将自己注入蠕虫时,死亡项圈会脱落; 十几种真菌物种使用的诱饵会在不到一秒的时间内崩溃,将线虫挤压致死。

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放大 / 毒性囊肿的扫描电子显微镜 (SEM) 图像 平菇 真菌丝。

李易云

平菇避开了这些物理陷阱,转而采用化学机制。 平菇 它就是所谓的“木材旋转器”,以枯死的树木为目标,但木材的蛋白质含量相对较差。 它长而分枝的细丝(称为细丝)是生长在腐烂木材中的“蘑菇”的一部分。 这种菌丝是毒囊的家园。 当线虫遇到有毒囊肿时,它们会破裂,线虫通常会在几分钟内瘫痪并死亡。 一旦猎物死亡,菌丝就会长入线虫体内,溶解内容物并吸出泥浆以获取营养。

2020 年,台湾中央研究院的一组科学家对所有 15 个物种进行了测试 平菇 找到了 所有 15 种动物在饥饿时都会产生有毒的水滴。 他们还测试了 17 种线虫,发现它们都无法在暴露于毒素的情况下存活下来。 合著者 Cheng Han Li 及其同事提出,罪魁祸首可能是储存在动物肌肉中的钙,钙在响应神经信号时释放,导致肌肉收缩。 当神经信号补充钙储存时,肌肉会放松。

为了验证这一假设,该团队进行了实验,其中蠕虫中的钙是可见的,然后追踪了对暴露于平菇囊肿的反应。 他们发现中毒线虫的咽部和头部肌肉充满了钙,并表示钙并没有消失,导致神经肌肉细胞广泛死亡。 他们认为毒液触发了对钙的初始反应,但随后阻断了线虫补充钙供应的机制。

线粒体钙波在接触后传播到整个基质组织 平菇图片来源:Ching Han Lee

除了我 等人. 尽管他们确实注意到平菇的化学机制不同于目前用于控制线虫种群的杀线虫剂,但他们无法确定造成这种影响的具体毒素。 对于这项新研究,李和合著者使用气相色谱-质谱仪来完成这项工作。 该实验的第一个版本测试了一个仅包含培养基和玻璃珠的样品瓶。 第二个副本测试了一个包含小瓶的样本 平菇 已经饲养了两到三个星期。 第三个副本是前两个的混合物,包含两种培养物的测试样品瓶 平菇 和玻璃珠。

罪魁祸首:一种叫做 3-辛酮的挥发性酮,它是真菌用来交流的几种天然挥发性有机化合物 (VOC) 之一。 3-辛酮似乎也是一种有效的线虫杀灭机制。 将四种线虫暴露于 3-辛酮会导致钙离子大量(且致命)流入神经和肌肉细胞。 这组作者说,剂量很关键。 低剂量可以驱除鼻涕虫和蜗牛,但高剂量是致命的。 这同样适用于线虫。 需要超过 50% 的高浓度 3-辛酮才能引起快速麻痹和广泛的细胞死亡。 该团队还在真菌中引起了数千个随机基因突变。 那些没有在它们的细丝上形成有毒包囊的突变体不再对线虫有毒 某些类型很优雅.

至于为什么蘑菇会发展出这种不寻常的线虫杀灭机制,作者认为这是因为垂死或腐烂的树木特别缺乏氮,而这种机制是蘑菇弥补这一不足的好方法。 这些囊肿甚至可以起到防御作用。 某些类型的线虫可以刺穿真菌菌丝以吸出细胞质,因此菌丝上存在有毒气体排放包囊可以保护真菌免受此类捕食者的侵害。

DOI:科学进展,2023 年。 10.1126/sciadv.ade4809 (关于 DOI).

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