科学家尝试理解真菌与宿主间作用机理
时间:2017-12-07

  科学家试图了解真菌与寄主之间的作用机制 - 新闻 - 科学网

  僵尸蚂蚁图片来源:DAVID HUGHES

  加拿大哈利法克斯市戴尔霍尔大学的生态学家奥斯汀·雪莱·阿达莫(Austin Shelley Adamo)在第一次将板球笼放入板球笼中以吓唬后者时,开始了她的板球蜥蜴,以获得蟋蟀“免疫系统应力,当时出现了一个意想不到的情况,蟋蟀从蜥蜴身上得到了某种病毒,变得更加生动活跃,男性更加渴望与女性交配,这对病毒的传播非常有利。近期的共识与比较生物学学会(SICB)年会。

  研究人员已经发现了越来越多的寄生虫,而Adamo的研究结果丰富了它们的种类,板球实验的情况表明,病毒通过操纵寄主的行为增加了生存和传播的机会。在anch鱼的两侧,anch鱼在阳光下发光,吸引苍鹭和其他鱼类和鸟类猎食;而扁虫则成为寄生蜂的奴隶,它们爬入寄生蜂幼虫的孔中成为幼虫的食物;当感染原虫弓形虫时,老鼠变得对猫感到不那么害怕,而猫弓形虫则是真正的宿主。丹麦哥本哈根大学寄生虫学家布赖恩·弗雷登斯博格(Brian Fredensborg)说:我们正在不断探索什么别的来操纵。

  现在,阿达莫,弗雷登斯堡和其他人正在试图理解这些寄生虫如何操纵寄主的大脑。弗雷登斯堡说:我们已经从寻找机动的阶段转移到了一个新的阶段,这个阶段的重点是行动机制。但还有更多我们不知道的。

  Adamo发现病毒可以侵入昆虫的脂肪体内,脂肪体是蟋蟀蛋白质最重要的来源,可以储存其他营养物质,加剧免疫反应,Adamo及其同事还发现脂肪体表面覆盖一层,使脂肪体成为病毒的模仿基地,使脂肪体不再产生维持生殖器官健康所必需的蛋白质和其他分子,雌性蟋蟀不再分泌卵子,而精子来自雄性蟋蟀也会受到损害,阿达莫说:它们不会滋生,但是男性和女性的性吸引力在感染了病毒之后大大增加了,其中男性比健康蟋蟀找到伴侣的可能性高一倍。

  Adamo希望能从寄生虫中鉴定出引起蟋蟀更多性行为的分子信号。此外,病毒感染常常导致宿主食欲不振和嗜睡,抑制炎症分子对宿主的影响,Adamo认为这是一种性传播寄生虫的共同特征。

  宾夕法尼亚州立大学派克分校的博士后Charissa de Bekker研究了一种名为Cordyceps militaris的真菌。这种真菌感染木蚂蚁,并最终离开宿主远离殖民地,攀爬一棵大树,咬树枝下或树叶下,然后死亡。宿主在这个位置死后,真菌孢子会落到地上,然后感染其他蚂蚁。与19世纪中叶达尔文时代的阿尔弗雷德·罗素·华莱士(Alfred Russel Wallace)认为,真菌是从蚂蚁的大脑中产生出来的,直到2009年才被宾夕法尼亚大学生态学家大卫·休斯(David Hughes)发现。

  De Bekker在年会上报告说,很难看到真菌如何操作木蚂蚁。首先,我们必须了解如何在实验室培养这种真菌及其近亲。还要培养两种蚂蚁的大脑和肌肉,观察寄生虫是通过大脑还是肌肉来操纵宿主。

  为了弄清楚这个问题,De Bekker和Hughes把目光瞄准了真菌分泌的分子。他们选择了两组蚂蚁,其中之一是抵抗寄生虫操纵,另一组容易寄生虫操纵。两者的比较显示,约有70%的真菌蛋白质和其他代谢物存在于自杀蚂蚁上,这意味着真菌蛋白质是使蚂蚁变成僵尸的关键因素。

  De Bekker发现了几种能够通过质谱操纵宿主大脑的分子,一种是鞘氨醇,它是神经信号分子的一部分,可能影响蚂蚁的神经系统。另一种是胍丁酸,伴有致命的毒蘑菇。

  De Bekke,Hughes及其同事也开始研究感染过程中这种真菌的遗传活性是如何变化的。蚂蚁是蚂蚁第一次像往常一样的行为,但随着真菌的增长,它会逐渐取代蚂蚁的大脑,这是一个可能在鞘氨醇的帮助下完成的过程,最终导致自杀行为。

  尽管De Bekke等人的研究建议寄生虫以一种有利于他们的方式操纵寄主行为,一些研究人员对此持怀疑态度,认为缺乏确凿的证据支持这一观点。行动机制尚不清楚。加州大学戴维斯分校寄生虫学家凯利·维纳史密斯(Kelly Weinersmith)认为,虽然寄生虫会改变寄主的行为,但这需要时间。 Weinersmith说:虽然你已经有了很多的发现,但是这个过程很可能是多种行动机制共同作用的结果。

  另外,很多参与者认为有很多例子可以否定寄生虫对寄主行为的影响。柯林斯堡科罗拉多州立大学行为生物学家珍妮丝·摩尔(Janice Moore)说:“毫无疑问,寄生虫可以改变寄主的相互作用,但要真正理解这个过程,还有很长的路要走。辛涔)

  “中国科学”(2014-01-20第3版国际)

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