你的早晨通勤方式與真菌的相似之處

在許多真菌中,被稱為細胞核的DNA儲存區並非像動植物那樣被囚禁在它們所處的細胞中。

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在許多真菌中,被稱為細胞核的DNA儲存區並非像動植物那樣被囚禁在它們所處的細胞中。相反,真菌細胞核可以自由移動。它們像繁忙的通勤者一樣,在真菌連線的管狀細胞中流動,並經歷許多相同的動態。請看一看

為什麼真菌會這樣做呢?正如你在影片中看到的,真菌是由稱為菌絲(HIGH-fee)的管道狀細絲組成的集合。在許多但並非所有真菌中,每條菌絲都被稱為隔膜的壁分隔成細胞(你可以在影片的1:26-1:36處看到這樣的壁。在影像的中心尋找。允許細胞核透過的孔從我們的視角來看是不可見的)。菌絲經常分支和重新連線,形成一個複雜的網路,統稱為菌絲體(my-SEE-lee-um)。


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像這樣的真菌本質上是一個巨大的細胞。這是因為每個隔膜都被一個巨大的孔洞穿透,允許細胞質——細胞內部的好東西——在菌絲體內自由流動。細胞質的流動在真菌中很重要,因為它們只能在菌絲的尖端製造新細胞——而不是像動植物細胞那樣在所有方向上製造。這些真菌需要能夠推動細胞質來餵養和填充那個生長的尖端。

這種連續的細胞質和共享的細胞核的情況——這種狀態也存在於迷人的森林棲息巨型原生生物黏菌和深海巨型原生生物異絲蟲以及深海動物玻璃海綿中(由於某種原因,森林地面和深海沉積物似乎都促進了這種生活方式)——與大多數其他生物體截然不同,在大多數其他生物體中,細胞膜和/或細胞壁將細胞質分隔在每個細胞內。

除了滋養生長的菌絲外,這種公共細胞生物學可能有什麼優勢呢?真菌也能容忍其體記憶體在異常不同的細胞核。最常見的是,這些是它們自身基因組的突變版本。但它們也傾向於偶爾與它們遇到的不同個體進行無性雜交。這些個體可能是同一物種的成員,不同物種的成員,甚至可能是不同的屬,形成生物學家所稱的“嵌合體”。

這樣的嵌合體將兩個個體的力量結合在一個生物體中。這種結合可能會提高感染並在宿主體內引起疾病的能力,或者可能提高食用一種或兩種真菌都無法單獨消化的食物的能力。由於對嵌合體形成的限制比對配偶選擇的限制更寬鬆,嵌合體也可能允許遠緣真菌向遠緣到無法與之交配的真菌交換或捐贈基因或稱為染色體的整個DNA片段(這個過程稱為水平基因轉移),這可能是一種被低估的真菌多樣性和進化的驅動力

但是,如果沒有持續的混合,嵌合體的細胞核往往會在真菌絲狀體的不同部分重新分離,從而有效地去嵌合化。這是因為在菌絲的生長尖端,隨著時間的推移,一種型別的細胞核會純粹透過機會在數量上佔據主導地位。正如你在影片中看到的,積極混合共享細胞質的內容是解決這個問題的一種方法,並保持嵌合體在整個真菌中的益處。細胞核的流動似乎是由“驅動菌落生長的溫和壓力梯度”驅動的,這段影片的作者在一篇發表在《PNAS》上的論文中報告了他們對這些動態的探索

所有這些都讓我感到好奇:如果它們上面有巨大的孔洞,為什麼還要設定橫牆呢?一個詞:艙壁

芬蘭潛艇韋西科號上的艙壁和艙壁門。公共領域。點選檢視來源。

事實證明,橫牆——即使是那些有大孔洞的橫牆——也像船上的隔牆一樣,為管狀菌絲提供結構支撐。就像潛艇艙壁中的水密門一樣,許多真菌的孔隙旁邊都有塞子(大型蛋白質晶體或Woronin小體),如果菌絲體的某一部分受損或老化並需要密封,這些塞子可以堵塞隔膜。最後,對於某些目的,例如形成孢子,有必要建立一個特殊的生化環境。有一個可關閉的門意味著你可以為此目的建立一個封閉的隔間。

對於另一個生動地說明細胞質透過隔膜孔隙的流動以及附近的Woronin小體的精彩影片,請點選這裡。這些真菌的動態進一步證明,一旦你開始環顧四周——也許就在你自己的後院——你在高中學到的細胞生物學基本模型存在根本性的例外。

參考文獻

Roper M., Simonin A., Hickey P.C., Leeder A. & Glass N.L. (2013)。真菌嵌合體中的核動態,《美國國家科學院院刊》,110 (32) 12875-12880。DOI:10.1073/pnas.1220842110

(你可以在影片的1:26-1:36處看到這樣的壁。在影像的中心尋找。細胞核正在穿過隔膜上的一個孔隙,從我們的視角來看是不可見的)

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