食肉蘑菇如何毒害獵物

科學家們幾十年來都知道平菇以線蟲為食——他們終於弄清楚了它們的毒素是如何起作用的

在 20 世紀 80 年代,科學家們發現平菇是食肉動物。由此得出的美味且不可避免的推論是,它們是唯一可以吃肉的純素食物。

所說的肉也絕對是肉。線蟲,也稱為蛔蟲,是微小的動物,它們擁有完整的內臟、神經、肌肉以及它們自己原始形式的希望和夢想。平菇在接觸後幾分鐘內就會毒害並麻痺線蟲,將它們的菌絲注入屍體,溶解內容物並吸收漿液。

為人所知的是這種真菌毒素是如何起作用的,或者它的威力有多大。一個臺灣科學家團隊試圖回答這些問題,他們在美國國家科學院院刊發表了他們去年三月的研究結果。他們發現,這種真菌的目標是蠕蟲的一個至關重要的部分,以至於進化分離超過 2.8 億年的線蟲物種同樣易感。


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但在繼續之前,重要的是要強調,平菇遠非唯一具有這種飲食習慣的真菌,這可能是因為線蟲是土壤中最豐富的動物。這些小蠕蟲非常普遍,以至於如果除了線蟲之外的整個星球都被溶解,一個隱約可見的地球形狀的線蟲外殼將漂浮在太空中

因此,這種優質蛋白質的過剩可能引發了真菌的爆發式進化,這也許並不令人驚訝。即便如此,真菌應對挑戰所使用的裝置的純粹狡猾的獨創性、多樣性和豐富性也令人感到毛骨悚然,同時又令人敬畏。

例如,一類被稱為卵菌的類真菌生物中的少數物種會派出嗅探線蟲的獵細胞來追捕蠕蟲,一些被稱為壺菌的真菌(產生導致兩棲動物大量死亡的病原體的同一類群)也是如此。它們就像《駭客帝國》裡的東西,只是以游泳的真菌形式出現。一旦捕獲到目標,它們就會在蠕蟲的嘴或肛門附近“包囊”,然後將自己注入蠕蟲體內並攻擊其內部器官。

腐黴菌屬的第二組卵菌會製造具有感染性的“魚叉細胞”。這些追逐獵物的加壓線蟲槍被程式設計為將自己粘在表面上,槍管向上指。當線蟲偶然撞到它時,一條脆弱線會斷裂,部署一個魚叉,注入足夠的腐黴菌孢子以密封蠕蟲的死亡。雖然類似的裝置在水母和珊瑚的刺細胞中很常見,但這似乎是幾乎相同裝置的完全獨立的發明。

一些真菌產生設有陷阱的糖果。這些孢子具有各種刺激性的形狀,如鐮刀、細高跟鞋或——不開玩笑——小雞形狀的棉花糖小雞,所有這些形狀似乎都旨在像餐館食客喉嚨裡的魚刺一樣卡在線蟲的食道中。它們一定很美味,因為線蟲還是會吞下它們。一旦舒適地安頓下來,它們就會透過刺穿蠕蟲的腸道來發芽,然後殺死並吃掉它。

其他真菌進化出了粘性的分支、球狀體或網,上面塗有線蟲超級膠水。蠕蟲顯然可以嚐到這種膠水的味道,並且可能會劇烈地後退,這種反射有時肯定會拯救它們。另一方面,它一定在大多數時候都有效,因為至少有 40 種真菌產生這種網。

然後是死亡項圈,致命的珠寶,毫無戒心的蠕蟲遊過它們,脫落,並在四處遊蕩一段時間後炫耀它們——這更好地分散了真菌——之後,環不可避免地將自己注入線蟲體內,嗯……你知道剩下的事情了。

這種主題的一個變體是充氣箍陷阱。至少有 12 種不同的真菌物種製造出收縮陷阱,這些陷阱會在十分之一秒內像致命的救生圈一樣膨脹。真菌的擠壓是致命的。

這些是物理陷阱,但化學物質也可以完成這項工作。

僅從外觀上看,奶油色的貝殼狀平菇並非您會懷疑是食肉性的真菌,但對其飲食的仔細研究確實表明存在這種需求。正如每個狩獵或栽培過平菇的人都知道的那樣,它們是腐木菌,是最先啃食枯樹的生物之一。正如任何嘗試過吃木頭的人都知道的那樣,木頭的蛋白質含量非常低。

當飢餓時,生活在木頭內部的平菇菌絲會產生毒液滴。在線蟲的鼻子碰到它們幾分鐘後,蠕蟲的蠕動減慢並停止

在本研究中,該團隊測試的所有 15 種平菇真菌都具有這種能力。然後他們選擇了 17 種線蟲來觀察是否有任何線蟲可以抵抗這種毒素。沒有一種可以。科學家們得出結論,麻痺機制在估計在 2.8 億至 4.3 億年前分化的線蟲譜系中得到了進化上的保守。

科學家們懷疑鈣可能在該毒素的作用中發揮作用。動物肌肉包含大量的鈣儲存庫。當神經告訴肌肉移動時,鈣會被釋放並刺激收縮。當神經告訴它們停止時,泵會重新填充鈣儲存庫,肌肉就會放鬆。

為了研究真菌是如何做到這一點的,科學家們創造了具有可見鈣的蠕蟲,並發現離子湧入了中毒蠕蟲的咽部和頭部肌肉——並停留在那裡。很快,神經元和肌肉細胞大量死亡。

因此,真菌毒素可能不可逆轉地開啟鈣門和/或堵塞重新儲存鈣的鈣泵。由於無法將鈣放回原位,蠕蟲最終會陷入導致死亡的屍僵狀態。

接下來,透過隨機突變線蟲並尋找抗毒素個體,然後對突變體的基因進行測序以檢視哪些基因被破壞,科學家們推斷,只有當蠕蟲產生完整的稱為纖毛的感覺毛時,真菌毒素才能發揮作用。

這大約 60 根有活力的觸角從蛔蟲的軀幹伸出,用於嗅覺、味覺、觸覺、測量溫度以及感知周圍環境。由於無法產生功能性纖毛(使其對平菇毒素免疫)的蠕蟲也無法感知周圍環境(使其失明),科學家們推斷,可以逃脫平菇的突變體無法在野外生存。

進一步的測試表明,平菇毒素的機制與所有當前的殺線蟲劑的機制都不同。線蟲是植物、牲畜和人類的重要寄生蟲,並且對殺線蟲劑的抗藥性正在增強。一種如此完全未知、廣泛有效且看似具有抗藥性的潛在藥物絕對引人入勝。

它甚至不是唯一的。還記得那些製造粘性網的真菌嗎?它們中的一些——並且它們與平菇完全無關——也會使線蟲在一小時內陷入昏迷。

這是一篇觀點和分析文章。

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