肉食性のヒラタケは「ロリポップの神経ガス」で回虫を殺すことができる

ヒラタケ（胸膜炎) は、多くの種類の料理の定番であり、漠然とアニスをほのめかすマイルドな風味と香りが高く評価されています。 このクリーム色のキノコはまた、肉食性菌類のいくつかの種の 1 つです。 線虫 （回虫）特に。 キノコは、線虫の獲物を麻痺させて殺す新しいメカニズムを進化させました。これは、毒素シストと呼ばれるロリポップのような構造の中にある毒素で、放出されると、数分以内に線虫に広範囲の細胞死を引き起こします. 科学者たちは、この効果の原因となる特定の揮発性有機化合物を特定しました。 新葉 Science Advances 誌に掲載されました。

ヒラタケなどの肉食性菌類は、これらの小さな生き物が土壌に豊富にあり、有用なタンパク質源を提供するため、線虫を食べます. 異なる種は、獲物を狩り、消費するための異なるメカニズムを進化させてきました。 例えば、 オムサイト それらは、線虫を狩るために「ハンター細胞」を送り出す真菌のような生物です。 回虫が見つかると、回虫の口や肛門の近くにシストを形成し、回虫の体内に自分自身を注入して内臓を攻撃します。 アルビカンの別のグループは、獲物を狩る銛のように機能する細胞を使用し、菌類の胞子をワームに注入してその運命を封印します。

他の菌類は刺激性の棒状または短剣状の胞子を生成します。 線虫は胞子を摂取し、それが食道に留まり、線虫の腸に穴を開けて発芽します。 瞬間接着剤のように機能する粘着性のある枝のような構造があります。 線虫が泳いで線虫に侵入すると取り外される死の首輪。 十数種類の菌類が、1 秒もかからずに崩壊するおとりを使用して、線虫を圧迫して死に至らしめます。

ズームイン / 毒性シストの走査型電子顕微鏡 (SEM) 画像 P.オストリータス 真菌フィラメント。

イ・ユン・リー

ヒラタケは、化学的メカニズムを優先して、これらの物理的なトラップを回避します。 P.オストリータス 枯れ木を狙うのはいわゆる「ウッドスピナー」ですが、木材は比較的タンパク質が不足しています。 その長く分岐したフィラメント (フィラメントと呼ばれる) は、腐った木材で成長する「キノコ」の一部です。 この菌糸は、毒嚢胞の本拠地です。 線虫が有毒なシストに遭遇すると、シストは破裂し、通常、線虫は麻痺して数分以内に死亡します。 獲物が死ぬと、菌糸は線虫の体に成長し、内容物を溶解し、栄養素のためにスラリーを吸い出します.

2020 年、台湾の中央研究院の科学者チームは 15 種すべてをテストしました。 P.オストリータス と 見つけた 15 種類すべてが、空腹時に有毒な滴を生成する可能性があります。 彼らはまた、17種の線虫をテストし、それらのどれも毒素への暴露に生き残ることができないことを発見しました. 共著者の Cheng Han Li と同僚は、犯人は動物の筋肉に蓄えられたカルシウムである可能性があると示唆し、これが神経信号に反応して放出されると、筋肉を収縮させます。 神経信号がカルシウム貯蔵を補充すると、筋肉は弛緩します。

仮説を検証するために、研究チームは線虫のカルシウムが見える実験を行い、ヒラタケのシストへの曝露に対する反応を追跡しました。 彼らは、毒素線虫の咽頭と頭の筋肉がカルシウムであふれ、カルシウムが消失せず、広範な神経筋細胞死をもたらすことを発見した. 彼らは、毒がカルシウムに対する最初の反応を誘発するが、線虫がカルシウム供給を補充するメカニズムをブロックすることを示唆した.

でも私 その他. 彼らは、ヒラタケの化学メカニズムが線虫の個体数を制御するために現在使用されている殺線虫剤とは異なることを指摘したが、その効果の原因となる特定の毒素を特定することはできなかった. 新しい研究では、Li と共著者はガスクロマトグラフィー質量分析計を使用してまさにそれを行いました。 実験の最初のバージョンでは、培地とガラスビーズのみを含むサンプルバイアルをテストしました。 2 番目のコピーでは、バイアルを含むサンプルをテストしました P.オストリータス 2〜3週間飼育したもの。 3 番目のコピーは、両方の培養物を含む最初の 2 つのテスト サンプル バイアルの混合物でした。 P.オストリータス そしてガラス玉。

原因は、3-オクタノンと呼ばれる揮発性ケトンで、菌類がコミュニケーションに使用する天然の揮発性有機化合物 (VOC) の 1 つです。 3-オクタノンは、線虫を効果的に殺すメカニズムとしても機能するようです。 4 種の線虫を 3-オクタノンに暴露すると、大量の (そして致命的な) カルシウム イオンが神経細胞と筋肉細胞に流入しました。 著者によると、投与量は重要です。 低用量はナメクジやカタツムリを撃退しますが、高用量は致命的です。 同じことが線虫にも当てはまります。 急速な麻痺と広範囲にわたる細胞死を引き起こすには、50%を超える高濃度の 3-オクタノンが必要です。 チームはまた、真菌に何千ものランダムな遺伝子変異を引き起こしました。 フィラメント上に有毒なシストを発達させなかった突然変異体は、もはや線虫に対して有毒ではありませんでした 特定のタイプはエレガントです.

キノコが線虫を殺すこのような異常なメカニズムを発達させる理由について、著者らは、枯死または腐敗した樹木は特に窒素が不足しているためであり、このメカニズムはキノコがこの欠乏を補うための良い方法であることを示唆している. これらの嚢胞は、防御目的にも役立つ場合があります。 特定の種類の線虫は真菌の菌糸を貫通して細胞質を吸い出すことができるため、菌糸上に有毒ガスを放出するシストが存在することで、真菌をそのような捕食者から保護することができます.

DOI: 科学の進歩、2023 年。 10.1126/sciadv.ade4809 (DOIについて）。