神奇蘑菇藥物進化為擾亂昆蟲大腦

就此而言,大多數天然娛樂性藥物也是如此

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


許多種神奇蘑菇都有一個奇怪之處:它們彼此之間沒有關聯。

通常,你會期望像裸蓋菇素這樣複雜而強大的化學物質——神奇的成分——是由一群關係密切的生物產生的,它們的共同祖先曾經發現過它。

但事實並非如此。來自五個不同遠親科的許多蘑菇物種——一種地衣化的——都能產生它。一組美國科學家對此感到好奇,並對它可能存在的原因有所預感


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他們首次透過鑑定產生裸蓋菇素的基因(結果發現有五個)並比較在各種神奇蘑菇中發現的版本,來驗證他們的預感。果然,這些基因有著相同的起源。裸蓋菇素基因簇不知何故透過一種叫做水平基因轉移的過程,進入了遠親物種中,在這種過程中,不相關的生物會彼此竊取基因。

儘管蘑菇製造真菌——在真菌世界中被認為是複雜而精密的——很少被發現捐贈或竊取基因,但它們為這些基因開了個例外的事實表明,裸蓋菇素是一個非常熱門的商品。

但為什麼呢?一個更好的問題可能是,確切地說,咖啡樹從製造咖啡因中獲得了什麼好處,或者古柯植物從製造可卡因中獲得了什麼好處?為什麼神奇蘑菇要費盡心思變得神奇?它們並沒有從中獲得神奇的旅程。

令人驚訝的現實是,大多數天然產生的娛樂性藥物——咖啡因、尼古丁、可卡因、嗎啡和裸蓋菇素進化為,如果不是完全的殺蟲劑,那麼就是昆蟲大腦的擾亂劑。我們的腦子也能愉快地被它們擾亂,這純粹是巧合,但也說明了一個令人不安的事實,即你的大腦並不像你想象的與蟑螂的大腦有那麼大的不同。(當然,你和植物也沒有那麼大的不同

在人體內,裸蓋菇素在攝入後轉化為脫磷酸裸蓋菇素,它會啟用與感覺良好的神經遞質血清素相同的受體之一,併產生該藥物聞名的狂野效果。順便說一下,血清素是抗抑鬱藥血清素再攝取抑制劑(如百憂解)起作用的相同分子。然而,血清素不是人類的專屬。所有具有左右對稱性的動物——包括昆蟲——都會產生血清素,一些植物和真菌也是如此。

植物有明顯的動機儲存化學武器庫:防止自己變成沙拉吧。但蘑菇呢?大多數產生裸蓋菇素的蘑菇要麼是木材腐爛者,要麼是糞便分解者。在這些環境中,它們不僅被昆蟲吃掉,而且還與它們爭奪食物。白蟻是腐爛原木內部的主要真菌競爭者,但各種其他以木材和糞便為食的昆蟲也會與真菌爭奪食物。

裸蓋菇素可能透過使昆蟲,我不知道,也許忘記它們再次進入原木的目的,來幫助真菌傾斜競爭的局面?另一種名為 5HT-2A 的血清素受體拮抗劑導致果蠅Drosophila以某種方式忽略吃它們坐著的水果。

至少有一種使蘑菇有毒的化學物質——毒蕈鹼——通常是在產生裸蓋菇素的同一蘑菇中產生的,如傘形菇屬Inocybe,這表明它有類似的目的。毒蕈鹼是神經傳遞腦化學物質乙醯膽鹼的模擬物,它有助於將電脈衝轉化為肌肉運動,以及其他作用。儘管沒有人知道它對昆蟲的確切影響(如果有的話),但當人類以蘑菇形式食用時,它會導致PSL綜合徵e:出汗、流涎和流淚。然而,最著名的乙醯膽鹼模擬物是尼古丁

腐爛蘑菇並不是唯一從事昆蟲操縱業務的真菌。已知寄生昆蟲的真菌也使用模仿神經遞質的化學物質來使它們的受害者殭屍化。像白蟻這樣的社會性昆蟲可能特別容易受到擾亂大腦的嘗試的影響,因為它們的成功取決於社交,而社交通常不是昆蟲的強項,也是一項需要微妙腦力的技能。

在尋找產生裸蓋菇素的基因的過程中,科學家們取得了另一個相當令人著迷的發現:遠親的木材腐爛真菌的基因含量差異小於腐爛真菌與其在其他棲息地的近親之間的差異。木材和糞便腐爛真菌之間的共同點可能是它們共同關注於攻擊堅韌的植物纖維,如木質素,以及排斥與它們競爭的昆蟲。它們的共同環境似乎比共同的祖先更能驅動基因含量,我認為這非常令人震驚。

由於真菌和昆蟲在糞便和枯木中進行的化學戰,這些結果也表明腐爛蘑菇可能是尋找新的神經活性藥物的好地方。在這些場所中的真菌可能是以神經遞質為靶點的藥物的真正工廠。儘管最初的目的是讓昆蟲失去控制,但我們不知道它們會對我們產生什麼意外的、有價值的——以及有趣的——影響。

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