作者:Danielle Troppens 来源:BMC 发布时间:2018/6/9 14:28:43
选择字号:
建立结构网|真菌是如何建立和维系一个菌丝群落的?

 

为什么有的人愿意甚至享受研究一些别人不愿意看的东西,比如家里或是食物里经常出现的霉菌?一旦你将真菌看做一个有机体,你就会发现奥妙所在,真菌拥有超强的适应力以应付不断变化的周遭环境。

果酱瓶里的霉菌——它们到底有趣在哪里呢?

熟悉同类——同种真菌间的信号传递和融合

整块霉斑通常始自于富营养表面几个散在的霉点。当这些霉点足够靠近的时候,它们会在几乎同一时间开始生长,并以相似的速度向外延伸菌丝。但霉点是怎么知道周围有其他同类以及它们会如何发展的呢?霉点看不见也听不进,但是它能够感知到周围存在别的物质。此外,它还能分别这种物质是否是同类(基因相同的幼体)。

英国和德国的科学家提出1,2,3 粗糙链孢菌的幼体能够通过一种信号分子感知周围同类。该分子将激活幼体内的信号瀑布,特定蛋白将被招募到起始接受信号的位置附近,继而幼体开始向外延伸,互相靠近。不断生长的幼体也会向外界释放相同的信号分子。

两个相互感知的幼体轮流释放和接收信号,并逐渐向对方延伸。这个过程不断反复直至这两个个体相互接触。随后它们将相互融合,融合后它们就可以相互交换细胞信息和细胞器了。

相互识别和融合还可以发生在同一菌落内不同菌丝的分支之间,从而形成更复杂的结构网络(图2a)。但并不是所有的真菌都会出现这种情况。但是,菌丝网络,也就是菌丝体的生长秩序井然,有时甚至接近完全对称, 很明显不同的菌丝分支之间随时保持着信息的传递和沟通。

聚合在一起的不同个体——差异促进发展

尽管一个菌落表面上看起来是均一的,但实际上菌落不同的区域的发育结构是不同的。比如构巢曲霉菌落的有性发育主要集中在中心部分,外周大部分是无性孢子,只负责向外延伸。

这种异质性是如何实现的呢?关于黑曲霉的研究揭示细胞屏障在异质性的建立和维护中起了重要作用。尽管菌丝体是一个有机体,但它是由多个不同细胞构成的。

这些菌丝细胞是由交错的细胞屏障,又称中隔,分隔开的。中隔上存在孔隙,这些孔隙的开关决定胞质内容物是否能相互传递。荷兰科研人员发现在黑曲霉菌落中大部分中隔孔隙在通常情况下是关闭的。依靠这一机制,菌丝细胞能够独移动调节蛋白、信号分子并控制转运通路。但是葡萄糖作为主要的功能物质,在中隔关闭的情况下也能在特定的宽大菌丝内传递 (图 2b)。

菌落中菌丝形成的机理及作用示意图

齐心协力——菌落是一个动态变化且具有超强适应力的结构网

英国科学家将菌落相关研究推进到了一个新的高度。他们将霉菌生长的实验数据输入计算机模型以研究信号传递、营养流通的动态变化。这种研究方法能够直观地观察菌落对环境改变或捕食者攻击的反应。

其中一个实验的研究对象是绒毛状毛壳菌。研究人员在正常培养数周后向菌落中加入了真菌的天敌——跳虫。跳虫会侵蚀菌丝结构(图2c)。菌丝受损后,菌落会将营养聚集到受损的部位以便修复被破坏的连接和分支。有时菌落甚至会牺牲一些不常用的菌丝以保证主要菌丝的完整性。此外,菌落的修复能力还会进一步增强以应对未来可能的攻击。

类似的实验证明菌落生长是具有一定能动性和目的性的,而不是被动等死。菌落能够感知营养状况的变化和菌丝的受损情况,并对此作出调整和适应。菌落里的不同个体只有相互合作作为一个完整的有机体才能实现这一功能。英国科学家提出一个新的观念,菌落是一个具有协调合作能力的网状有机体,其奥妙有待我们进一步探索。(来源:科学网)

英文原文链接http://blogs.biomedcentral.com/on-biology/2018/04/20/moulding-a-network-how-fungi-establish-and-maintain-a-dynamic-mycelial-colony/

 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。

 
相关新闻 相关论文

图片新闻
“两件事”,让猕猴桃变成“维C大王” 丽蛉化石讲述一亿年前共生关系
科学家发现最古老史前绘画 “中国天眼”:两年发现44颗新脉冲星
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐