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Dec. 27 2023

臺灣研究:這種真菌會在飢餓時化身冷血掠食者!

  • 綠色部分是這種飢餓真菌製造出來的細胞,用於誘捕線蟲。像灰線一樣的細絲是菌絲,也就是構成單株真菌的連結絲。PHOTOGRAPH COURTESY YEN-PING HSUEH (影像提供:薛雁冰)

    綠色部分是這種飢餓真菌製造出來的細胞,用於誘捕線蟲。像灰線一樣的細絲是菌絲,也就是構成單株真菌的連結絲。PHOTOGRAPH COURTESY YEN-PING HSUEH (影像提供:薛雁冰)

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這種真菌通常只要吃吃腐敗的葉子就滿足了,但在食物短缺的時候,它們就會設下充滿心計的陷阱抓蟲吃。

為了免於飢餓的痛苦,真菌可以做到什麼程度?在寡孢子節叢孢菌(Arthrobotrys oligospora)這個案例中,它必須變身成冷血的掠食者。

大部分狀況下,A. oligospora是腐生的,意思是說它吃的是腐敗的有機物,像是枯葉。然而,科學家發現,營養剝奪可能會讓這種真菌產生分子上的變化,使它轉為肉食,獵捕毫無戒心的線蟲。

真菌無法像其他掠食者那樣,用緊追不捨的方式追捕獵物,而有一篇發表於上個月的研究,就描繪了這種真菌演化出的另一種更狡猾、更陰險的捕食方式。

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真菌如何誘捕蟲蟲

A. oligospora偵測到附近有線蟲的時候,會以費洛蒙引誘線蟲接近自己的菌絲,也就是真菌位於地下的微絲網絡。

根據臺灣中研院分子生物研究所副研究員、科學家薛雁冰所做的研究,A. oligospora「可能演化出利用嗅覺模擬、透過線蟲與親緣物種的嗅覺神經引誘線蟲獵物的獵捕手段。」這表示這種真菌會分泌食物提示(food cues)和性費洛蒙,引誘線蟲。

線蟲會製造名為ascarosides的醣分子,用於調節牠們的行為與發育。科學家認為,像A. oligospora這樣的真菌會「竊聽」並偵測由ascarosides製造的訊號,因為這種真菌能辨識ascarosides所製造的分子模式。運用這種陷阱應該是非常耗費能量的過程,所以A. oligospora只會在附近有獵物的時候生成這種陷阱。

它們並不是唯一一種會從無害分解者變身成掠食者的真菌。杏鮑菇在接觸到線蟲的幾分鐘之內,就能分泌出化學物質、麻痺線蟲獵物。

薛雁冰說,「我們希望能瞭解在分子層級上讓真菌能做到這種事的機制。精確一點說,就是真菌的哪些基因和製造的蛋白質可以偵測到線蟲,並讓真菌有能力加以捕捉。」

「在第一階段,」薛雁冰解釋:「蛋白質轉譯增加,因為這種陷阱會需要很多蛋白質和DNA。在第二階段,蛋白質表現出來了,意思是說細胞外面會分泌出這些蛋白質。陷阱很黏,功能就像黏膠。在最後階段,真菌內的酵素會幫忙消化線蟲。」

線蟲會反擊嗎

不過呢,真菌的模仿和捕食技巧,也可能會遭到線蟲的抵抗。薛雁冰把線蟲這種跟上真菌掠食行為的演化能力,稱為「演化的軍備競賽」。

根據美國國家醫學圖書館(National Library of Medicine)的一篇研究報告指出,「要把被吃掉的風險降到最低,獵物通常會演化出特定的行為與策略,像是偽裝、逃避、擬態和緊張性麻痹(tonic immobility)等,以增加自己存活的機會。而掠食者這邊呢,也會演化出強化的捕食策略,以確保有足夠食物讓自己生存繁衍,因此也造就了掠食者與獵物之間的演化軍備競賽。」

還沒有找到解答的問題,則是這些線蟲到底能不能演化並適應這些新的真菌掠食者。這類掠食者與獵物之間的共同演化會怎麼展開?這些答案尚有待追尋。薛雁冰希望能了解這種機制,也弄清楚能造成線蟲在行為方面的改變,以及──如果它運氣夠好的話──逃過一劫的分子層級變化。

 

延伸閱讀:致命真菌正肆虐北美蛇群,受感染個體的臉部如被車輾過 寄生性真菌能否演化出控制人類的能力?

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