Mięsożerne boczniaki mogą zabijać glisty „gazem nerwowym w lizaku”

boczniak ostrygowaty (zapalenie opłucnej ostreatus) jest podstawą wielu rodzajów kuchni, cenioną za łagodny smak i aromat, który niejasno przypomina anyż. Ten kremowy grzyb jest również jednym z kilku gatunków mięsożernych grzybów, które żywią się Nicienie (robaki obłe). Grzyby wyewoluowały nowy mechanizm paraliżowania i zabijania nicieni: toksyna znajdująca się wewnątrz struktur podobnych do lizaków zwanych cystami toksyn, która po wyemitowaniu powoduje powszechną śmierć komórek nicieni w ciągu kilku minut. Naukowcy zidentyfikowali teraz konkretny lotny związek organiczny odpowiedzialny za ten efekt, według a nowy liść Opublikowano w czasopiśmie Science Advances.

Mięsożerne grzyby, takie jak boczniaki, żywią się nicieniami, ponieważ te małe stworzenia występują obficie w glebie i stanowią przydatne źródło białka. Różne gatunki wyewoluowały różne mechanizmy polowania i zjadania zdobyczy. na przykład, Omcyty Są to organizmy podobne do grzybów, które wysyłają „komórki łowców” w celu polowania na nicienie. Po znalezieniu tworzą cysty w pobliżu ust lub odbytu glisty, a następnie wstrzykują się do robaków, aby zaatakować narządy wewnętrzne. Inna grupa albicans wykorzystuje komórki, które działają jak harpuny polujące na zdobycz, wstrzykując zarodniki grzybów do robaka, aby przypieczętować jego los.

Inne grzyby wytwarzają zarodniki o irytujących kształtach przypominających patyki lub sztylety. Nicienie połykają zarodniki, które osadzają się w przełyku i kiełkują poprzez perforację jelita robaka. Istnieją lepkie, przypominające gałęzie struktury, które działają jak superglue; obroże śmierci, które odrywają się, gdy nicienie przepływają i wstrzykują się do robaków; Ponad tuzin gatunków grzybów używa wabików, które zapadają się w mniej niż sekundę, ściskając nicienie na śmierć.

Zbliżenie / Skaningowy mikroskop elektronowy (SEM) obraz toksycznych cyst P. ostreatus nitka grzyba.

Yi Yun Lee

Boczniaki unikają tych fizycznych pułapek na korzyść mechanizmu chemicznego. P. ostreatus Jest to tak zwana „drewniana przędzarka”, której celem są martwe drzewa, ale drewno jest stosunkowo ubogie w białko. Jego długie, rozgałęzione włókna (zwane włóknami) są częścią „grzybu”, który rośnie w gnijącym drewnie. Ta strzępka jest domem dla trujących cyst. Kiedy nicienie napotkają toksyczne cysty, cysty pękają, a nicienie są zwykle sparaliżowane i umierają w ciągu kilku minut. Gdy ofiara jest martwa, strzępki wrastają w ciała nicieni, rozpuszczając zawartość i wysysając zawiesinę w celu uzyskania składników odżywczych.

W 2020 roku zespół naukowców z Academia Sinica na Tajwanie przetestował wszystkie 15 gatunków P. ostreatus I znalazłem to Wszystkie 15 mogą wytwarzać toksyczne krople, gdy są głodne. Przetestowali również 17 gatunków nicieni i stwierdzili, że żaden z nich nie przeżył ekspozycji na toksynę. Współautor Cheng Han Li i współpracownicy zasugerowali, że winowajcą może być wapń przechowywany w mięśniach zwierząt, który uwalniany w odpowiedzi na sygnały nerwowe powoduje kurczenie się mięśni. Mięśnie rozluźniają się, gdy sygnały nerwowe uzupełniają zapasy wapnia.

Aby przetestować hipotezę, zespół przeprowadził eksperymenty, w których widoczny był wapń w robakach, a następnie śledził reakcję na ekspozycję na cysty boczniaka. Odkryli, że mięśnie gardła i głowy nicienia toksycznego zostały zalane wapniem i że wapń nie zniknął, co spowodowało powszechną śmierć komórek nerwowo-mięśniowych. Zasugerowali, że jad wyzwala początkową reakcję na wapń, ale następnie blokuje mechanizm, dzięki któremu nicienie uzupełniają zapasy wapnia.

ale ja i in. Nie byli w stanie zidentyfikować konkretnych toksyn odpowiedzialnych za ten efekt, chociaż zauważyli, że mechanizm chemiczny boczniaka różni się od nicieniobójców stosowanych obecnie do zwalczania populacji nicieni. W nowym badaniu Li i współautorzy wykorzystali do tego spektrometr masowy z chromatografią gazową. W pierwszej wersji eksperymentu testowano próbkę fiolki zawierającą tylko pożywkę hodowlaną i kulki szklane. Druga kopia testowała próbkę zawierającą fiolkę P. ostreatus które były hodowane przez dwa do trzech tygodni. Trzecia kopia była mieszaniną dwóch pierwszych fiolek z próbkami testowymi, zawierających obie kultury P. ostreatus i szklane koraliki.

Winowajca: lotny keton zwany 3-oktanonem, który jest jednym z kilku naturalnie występujących lotnych związków organicznych (LZO), których grzyby używają do komunikowania się. Wydaje się również, że 3-oktanon działa jako skuteczny mechanizm zabijania nicieni. Wystawienie czterech gatunków nicieni na działanie 3-oktanonu spowodowało masowy (i śmiertelny) napływ jonów wapnia do komórek nerwowych i mięśniowych. Według autorów dawkowanie ma kluczowe znaczenie. Niskie dawki odstraszają ślimaki i ślimaki, ale wysokie dawki są śmiertelne. To samo dotyczy nicieni. Wysokie stężenie ponad 50 procent 3-oktanonu jest wymagane do spowodowania szybkiego paraliżu i powszechnej śmierci komórek. Zespół spowodował również tysiące przypadkowych mutacji genetycznych w grzybie. Te mutanty, które nie rozwinęły toksycznych cyst na swoich włóknach, nie były już toksyczne dla nicieni Niektóre typy są eleganckie.

Jeśli chodzi o to, dlaczego grzyby rozwijają tak niezwykły mechanizm zabijania nicieni, autorzy sugerują, że dzieje się tak dlatego, że umierające lub gnijące drzewa są szczególnie ubogie w azot, a ten mechanizm jest dobrym sposobem na uzupełnienie tego niedoboru przez grzyby. Te cysty mogą nawet służyć celom obronnym. Niektóre rodzaje nicieni mogą przebijać strzępki grzybów w celu wyssania cytoplazmy, więc obecność na strzępkach wydzielających toksyczne cysty może chronić grzyby przed takimi drapieżnikami.

DOI: Postępy w nauce, 2023. 10.1126/sciadv.ade4809 (Informacje o DOI).