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现实版寄生兽!会下套的真菌有虫吃

说起真菌,我们能想到的大概有那么几类:能涮火锅的,食物上的白毛,发面酿酒的酵母,脚气……实际上真菌是个多样性很高的类群,还可以产抗生素,长成虫草,做豆腐乳等等(??)。在分类学上,真菌是与动物界和植物界并列的一个“界”。和我们的直觉不太一样的是,真菌们与动物们的亲缘关系要比跟植物们的关系更近 

松茸。图片:Tomomarusan / wikimedia commons 

真菌都是怎么生活的

我们平常吃的这些美味蘑菇是真菌的子实体,也就是真菌用来散布自己生殖细胞(孢子)的结构,而菌丝体才是真菌赖以吸取营养的部分:长在朽木上的蘑菇,下面的菌丝体就深入朽木内部,靠分解现成的糖类等营养物质来获得能量和养分,这就是所谓的营腐生生活。同理,长在烂水果上的霉菌也是腐生。 

蓝干酪,制作过程就是青霉菌丝体在奶酪中愉快地边爬边吃。图片:Dominik Hundhammer / wikimedia commons  

当然,作为一个巨大的类群,真菌们的生活方式五花八门,绝对不只是长蘑菇这么简单。有些真菌和其他生物发展出了互相帮助的“阶级友谊”,各自给对方提供养料,这就是共生的关系。

但还有一类就不那么和平了。说起来,长脚气的人类和冬虫夏草有什么区别呢……这里的主角都是营寄生生活的真菌,和之前提到的腐生真菌也无非就是一个吃尸体一个吃热乎的的区别。 

虫草,虫草菌寄生蝠蛾幼虫的产物。由你奸似鬼,成了老娘营养水。图片:L. Shyamal / wikimedia commons 

寄生的真菌很多。但今天要说这种真菌,可不满足于糊你一脸孢子然后钻进体内长菌丝这么低端的寄生,倒是有点儿像《西游记》里的妖怪——见了唐僧,必须得先捆起来,“待天阴闲暇之时,拿他出来,整制精洁,猜枚行令,细吹细打的吃方可”。话不多说,先看图:

“行者飞来后面,影影的只听见唐僧声唤。忽抬头,见那房廊下四马攒蹄捆著师父。” (《西游记》五十五回著名捆绑桥段)。图片:apsnet.org

这真菌成精了

这张电子显微镜下的照片中,粗的虫子是线虫,线虫是线虫动物门的生物,蛔虫就是一种巨大的线虫。但我们这里说的线虫都是非常微小的,大概不到1毫米长,在野外土壤中含量可以达到每立方米几百万条,(字面意义上)占到世界上动物总数的80%。而图中勒住线虫头尾的环形结构,叫“限制环”,是由真菌的菌丝体产生的三个细胞。这种成精的真菌属于子囊菌门(Ascomycota,包含了酵母、青霉、虫草菌、羊肚菌等著名真菌)的Drechslerella属。该属的物种都有这个很厉害的箍儿。平常这个限制环是这样的:

两图中短线的长度均为5微米。图片:Nordbring-Hertz / Els(2006);Liu / Bmc Genomics(2014) 

如果线虫答应了一声钻进了限制环,细胞就会在0.1秒内吸水胀大: 

注意右图中细胞壁表面的裂缝,可能是为了释放细胞壁对细胞的束缚作用,以便细胞迅速膨胀。两图中短线的长度均为5微米。图片:Nordbring-Hertz / Els(2006);Liu / Bmc Genomics(2014)  

结果就是线虫被限制环紧紧勒住。在挣扎的过程中,线虫很可能碰到另一个限制环,就会产生前面头尾都被捆住的情况。抓住线虫以后,真菌自然可以不紧不慢地伸出管状结构刺破线虫表皮,让菌丝吸收、分解线虫的组织,在其体内生长。

被抓住的线虫。左图短线长10微米,右图短线长20微米。图片:Nordbring-Hertz / Els(2006);Liu / Bmc Genomics(2014)  

还有更多会捕猎的真菌

会吃线虫或者寄生线虫的真菌远不止Drechslerella这一个属,它们广泛分布在从热带到极地的、世界各地的土壤中,捉虫的工具也是多种多样。Drechslerella属这种紧箍儿算是个极端复杂的特例,很多其它类群的策略是用带有粘性的结构来粘住线虫:有长成蜘蛛网样子的,有菌丝头上长一个胶水球的;而寄生性真菌中有孢子本身就可以粘在线虫身上的,还有孢子长着鞭毛可以追着线虫到处跑的……Haptoglossa属的真菌甚至把自己的孢子长成一个鱼叉一样的结构,如果碰到线虫、轮虫和水熊虫一类的生物就直接发射,注入这些寄主体内,开始寄生。 

各种捕食/寄生线虫的真菌:粘性的网子(Arthrobotrys)、粘性的菌丝头部(Monacrosporium)、粘性的孢子(Drechmeria)、会动的孢子(Catenaria)。图中短线长度均为10微米。图片:Nordbring-Hertz / Els(2006) 

捕食性的真菌很多是能够依靠腐生获取养分的,那些捕虫结构大多是真菌在“有虫子可吃/要吃”时才会产生,比如接触到了线虫特有的化合物,或者周围环境的可利用养分显著减少时。如此精巧的结构能够在演化当中出现,一定是因为吃线虫给予了这些物种演化上的优势:

一种理论认为,这些真菌的生活环境中可能缺乏氮元素来源。虽然腐生能为真菌提供足量的含碳营养,但捕食线虫能获得蛋白质来补充稀缺的氮元素。即使如此,这种主要腐生但业余开开荤的生活方式依然十分奇特,对真菌捕食线虫行为的研究仍在进行中。欲知后事如何,让我们期待专业研究者的结论吧。 

正是:

又是网又是套,线虫步步惊心心里好苦

要有碳要有氮,真菌样样要吃吃嘛嘛香


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今天的第一篇文章是会利用光合作用来获取营养物质的动物——裸肋珊瑚科的标准蜂巢珊瑚。没看的不要错过哟。


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The End

发布于2017-04-05, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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