本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,僅反映作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點。
正如我在去年12月《大眾科學》的一篇專題報道中指出的那樣,最近一些真菌表現得很糟糕,它們興致勃勃地攻擊蝙蝠、植物、兩棲動物、爬行動物和人類,導致許多物種滅絕,另一些物種瀕臨滅絕。這一切都非常令人沮喪。但是今天在《大眾科學》線上版上,我報道了一些好訊息:在對抗至少一種肆虐真菌的努力中,我們可能有盟友了。微小的、武裝的、飢餓的盟友。
Dirk Schmeller、Adeline Loyau、Frank Pasmans、Mark Blooi及其同事發現,至少在法國和西班牙之間的比利牛斯山脈的高山湖泊中,微小的捕食性微生物可以有效地控制致病真菌Batrachochytrium dendrobatidis,即Bd。它們這樣做是因為這種真菌在湖泊中有外觀和行為相似的親戚,而這些真菌構成了這些微生物日常飲食的天然組成部分。這些本土的微觀真菌以碎屑為食,而不是青蛙。但對於微型捕食者來說,Bd的孢子看起來就像它們平常的早餐,而且顯然同樣美味。
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您可以在我的《大眾科學》新聞報道中閱讀更多關於這些發現及其對控制疫情的影響的資訊。
微生物捕食者本身(以及它們吃的真菌)非常有趣,但我在文章中沒有足夠的空間來儘可能詳細地描述它們。因此,我想在這裡分享更多關於它們的資訊。
Bd是一種壺菌(ki'-trid),這是一類通常很小且相對簡單的真菌。它們在環境中很常見,以碎屑、動物、植物、藻類、原生生物或其他真菌為食;有些物種專門寄生——並將幾乎整個身體塞進——單粒松樹花粉中。
雖然它們像其他真菌一樣透過管狀絲狀體生長和進食,但它們往往很小且呈水狀。這是因為它們的無性孢子在真菌中做了一些獨特的事情:它們有尾巴並且會游泳。如果您不瞭解情況,您可能會將它們誤認為是精子。由於大多數壺菌是水生的,因此它們的孢子由螺旋槳驅動是有道理的。
在青蛙體內,壺菌在池塘中游動,直到找到可能的受害者,然後定居下來並將絲狀體伸入宿主的皮膚。成熟後,它們會在宿主皮膚中長出一個球形孢子囊,成熟時會釋放出自己的游泳孢子。
我找不到關於B. dendrobatidis這樣做的清晰影片,但這是一個名為Rhizophydium gramanis的壺菌——小麥根部的寄生蟲——從其圓形孢子囊中釋放出游泳孢子的影片。大約在 :33 秒時,您實際上可以看到它們大量湧出。
所以這就是我們的致病生物。事實證明,有很多生物在追捕它。儘管Schmeller等人測試的微生物的攝食策略既包括主動捕食也包括被動過濾,但最有效的Bd殺手是捕食者。其中最重要的是一種名為輪蟲的微小動物和幾種單細胞原生生物Paramecium,儘管他們測試的幾乎每種微生物都表現出相當大的孢子吞噬能力。
正如您所看到的,可憐的喇叭蟲Stentor(一種濾食性、喇叭狀的原生生物)非常不擅長捕捉它們,以至於實際上導致Bd孢子增加。該團隊從他們取樣的含有Bd的山區湖泊中實際分離出的兩個物種被標記為“比利牛斯山脈”。
輪蟲通常不到一毫米長,但卻擁有完整的胃、胃腺、膀胱、咬合顎和眼點。它們擁有一圈纖毛,纖毛的跳動既可以推進動物,也可以吸入獵物。有些輪蟲是陷阱捕食者,它們在漏斗或其他陷阱中捕捉獵物;有一種輪蟲用顎抓住其他原生生物,鑽穿它們的殼,然後像蜘蛛一樣吸出美味。這是一個與研究中輪蟲相關的短影片。請注意左側的小夾尾,一些輪蟲可以用它來抓住物體。
Paramecium物種通常看起來像毛茸茸的拖鞋(它們的身體覆蓋著稱為纖毛的推進尾,纖毛使它們所屬的群體——纖毛蟲——得名),它們可以捕捉併吞下整個獵物。許多其他纖毛蟲是捕食性的;有些纖毛蟲帶有稱為伸縮絲的細絲,它們可以在吞噬獵物之前抓住並麻痺獵物。這裡有一些Paramecia在相襯顯微鏡下嬉戲的影片,這使它們的微小內部細胞器顯示得更好。注意觀察它們表面纖毛的跳動和獨特的口溝。警告:此影片包含聲音。
為了測試單個種類的輪蟲和Paramecium處理游泳Bd孢子的能力,研究小組將它們與蝌蚪和Bd孢子一起飼養。輪蟲的存在導致沒有一隻蝌蚪感染Bd,而與對照組相比,與Paramecium室友同住的蝌蚪感染Bd的可能性要小得多。
但為了絕對確定捕食者正在消耗Bd孢子,還剩下一件事要做。當科學家將兩種Paramecium物種放入裝有人工發光Bd孢子的容器中時,這就是令人欣喜的結果。
那麼,如果微型捕食者如此擅長殺死Bd,為什麼它會在世界各地的一些湖泊和池塘中失控呢?要了解更多關於這個問題以及在對抗全球壺菌病災害中可能使用這些微型捕食者的資訊,請訪問我的文章。
參考文獻
Schmeller D.、Blooi M.、Martel A.、Garner T.J.、Fisher M.、Azemar F.、Clare F.、Leclerc C.、Jäger L.和 Guevara-Nieto M.和 (2014)。《微觀水生捕食者強烈影響全球新出現病原體的感染動態》,《當代生物學》,24 (2) 176-180。DOI:10.1016/j.cub.2013.11.032


