迷人的酵母細胞大小適中

酵母細胞在選擇配偶時很精明,會選擇大小適合環境的伴侶

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對大多數人來說,選擇合適的伴侶是一項艱鉅的挑戰,但麵包酵母在沒有大腦或移動能力的情況下也能做到這一點。最近的一項研究發現,當食物充足時,酵母孢子會與能夠利用盛宴的大伴侶交配,而在食物匱乏時,它們更喜歡與需要較少食物的小孢子交配。

“這在某種程度上與你在高等生物中看到的情況相似。無論出於遺傳原因還是環境原因,更強壯的雄性可能更具吸引力,因為他們可以投入更多精力來發出訊號以吸引雌性,” 馬克斯·普朗克進化生物學研究所的研究小組負責人、該研究的作者之一鄧肯·格雷格說。“我們想知道酵母是否也會發生同樣的事情。”

釀酒酵母,也稱為啤酒酵母或麵包酵母,在繁殖方面有很多選擇。大多數時候,酵母細胞會“出芽”,長出一個微小的克隆體,最終收縮脫落成為自己的細胞。但當食物不足時,它會轉向性繁殖。


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酵母細胞沒有性別,但在食物匱乏時,細胞會分裂成孢子,孢子有兩種互補的交配型別,以休眠狀態等待糟糕的時期。孢子相當於我們的精子和卵子,具有親本一半的遺傳物質。沒有人知道它們在沒有食物的情況下可以存活多久,但研究人員聲稱復活了來自 4500 萬年前琥珀的酵母孢子。他們用它們來釀造啤酒。

酵母的浪漫始於孢子發現自己在食物上的那一刻。每種型別都會開始產生化學訊號,即資訊素,以吸引相反交配型別的孢子。當一個孢子感覺到資訊素時,它會產生一個向訊號源延伸的凸起,這個過程被稱為“變形蟲化”,因為它使孢子看起來像 1940 年代同名的卡通生物。兩個變形蟲伸展直到它們接觸,然後融合為一個細胞。

如果一個孢子找不到配偶,它會自行出芽。為了瞭解酵母在被迫單獨繁殖時表現如何,研究人員首先研究了是什麼讓孢子成功。他們發現,在食物豐富的環境中,大孢子出芽更快,而在貧瘠的環境中,小孢子出芽更快。

然後,研究人員將孢子分成三組,允許一個孢子在相反交配型別的大孢子或小孢子之間選擇。當食物充足時,孢子更傾向於選擇大的配偶,而在情況艱難時,則選擇小的配偶。

那麼,孢子如何知道哪個追求者大小合適呢?研究人員不確定,但他們認為這歸結於資訊素。產生大量資訊素的孢子更善於吸引配偶。在之前的一項研究中,該團隊發現資訊素是昂貴的,並且由健康且能有效出芽的孢子大量產生。雖然這項新研究沒有直接研究資訊素,但很可能當孢子的大小適合其環境時,它們也會產生更多資訊素。研究人員認為,資訊素是酵母版本的孔雀尾巴,向潛在的配偶證明孢子很強壯。

大多數人將求偶與鳥鳴和情人節賀卡聯絡起來,而不是與單細胞真菌聯絡起來,但格雷格的團隊表明,我們可能需要擴充套件我們的思維。“不能思考且沒有實際策略的事物仍然可以具有非常複雜的行為,” 格雷格說。“我們稱之為配偶選擇,但顯然這不是我們所認為的選擇。這是一個進化的程式,因為它提高了適應性。”酵母非常適合研究性和求偶的進化,因為它們可以進行有性繁殖和無性繁殖,並且在實驗室中易於操作。

“酵母比我們意識到的更像我們,”巴黎雅克·莫諾研究所的研究主任凱瑟琳·傑克遜說,她沒有參與這項研究,但進行了一些啟發這項研究的研究。“它們可以為我們提供各個層面的大量資訊,甚至包括人類過程的運作方式。”

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