يمكن لفطر المحار اللاحم أن يقتل الديدان الأسطوانية “بغاز الأعصاب في مصاصة”

فطر المحار (الجنبة ostreatus) هي عنصر أساسي في العديد من أنواع المأكولات ، وتحظى بتقدير نكهاتها المعتدلة ورائحتها الغامضة التي تلمح إلى اليانسون. هذا الفطر ذو اللون الكريمي هو أيضًا واحد من عدة أنواع من الفطريات آكلة اللحوم التي تتغذى الديدان الخيطية (الديدان المستديرة) على وجه الخصوص. لقد طور عيش الغراب آلية جديدة لشل وقتل فريسته من الديدان الخيطية: سم موجود داخل هياكل تشبه المصاصة تسمى التكسوسيس ، عند انبعاثها ، تسبب موت الخلايا على نطاق واسع في الديدان الأسطوانية في غضون دقائق. حدد العلماء الآن المركب العضوي المتطاير المحدد المسؤول عن هذا التأثير ، وفقًا لـ أ ورقة جديدة نشرت في مجلة Science Advances.

تتغذى الفطريات آكلة اللحوم مثل فطر المحار على الديدان الخيطية لأن هذه المخلوقات الصغيرة وفيرة في التربة وتوفر مصدرًا مفيدًا للبروتين. طورت الأنواع المختلفة آليات مختلفة للصيد واستهلاك فرائسها. على سبيل المثال، أوميسيتس هي كائنات حية تشبه الفطريات ترسل “خلايا صياد” للبحث عن الديدان الخيطية. بمجرد العثور عليها ، فإنها تشكل خراجات بالقرب من فم أو فتحة الشرج للديدان المستديرة ثم تحقن نفسها في الديدان لمهاجمة الأعضاء الداخلية. تستخدم مجموعة أخرى من الفطريات البيض الخلايا التي تتصرف مثل الحراب التي تبحث عن الفرائس ، وتحقن الأبواغ الفطرية في الدودة لإغلاق مصيرها.

تنتج الفطريات الأخرى جراثيم ذات أشكال مزعجة مثل العصي أو الخناجر. تبتلع الديدان الخيطية الجراثيم التي تعلق في المريء وتنبت عن طريق ثقب أمعاء الدودة. هناك هياكل لزجة تشبه الفروع تعمل مثل superglue ؛ أطواق الموت التي تنفصل عندما تسبح الديدان الخيطية من خلالها وتحقن نفسها في الديدان ؛ وهناك أكثر من عشرة أنواع فطرية تستخدم الأفخاخ التي تنقبض في أقل من ثانية ، وتضغط على الديدان الخيطية حتى الموت.

تكبير / مسح صورة المجهر الإلكتروني (SEM) للكيسات السامة P. ostreatus خيط فطري.

يي يون لي

يتجنب فطر المحار هذه المصائد الفيزيائية لصالح آلية كيميائية. P. ostreatus هو ما يُعرف باسم “آلة تدوير الخشب” التي تستهدف الأشجار الميتة ، ولكن الخشب فقير نسبيًا بالبروتين. خيوطها الطويلة المتفرعة (تسمى خيوط) هي جزء من ‘shroom الذي ينمو في الخشب المتعفن. هذه الواصلة هي موطن الأكياس السامة. عندما تصادف الديدان الخيطية الأكياس السامة ، فإنها تنفجر ، وعادة ما تصاب الديدان الخيطية بالشلل وتموت في غضون دقائق. بمجرد موت الفريسة ، تنمو الواصلة في أجسام الديدان الخيطية ، مما يؤدي إلى إذابة المحتويات وامتصاص الملاط من أجل العناصر الغذائية.

في عام 2020 ، اختبر فريق من العلماء في Academia Sinica في تايوان جميع الأنواع الخمسة عشر P. ostreatus و وجدت ذلك كل 15 يمكن أن تنتج قطرات سامة عند الجوع. قاموا أيضًا باختبار 17 نوعًا من الديدان الخيطية ووجدوا أنه لا يمكن أن ينجو أي منهم من التعرض للسم. اقترح المؤلف المشارك تشينغ هان لي وزملاؤه أن الجاني قد يكون الكالسيوم المخزن في عضلات الحيوانات ، والذي ، عند إطلاقه استجابة للإشارات العصبية ، يتسبب في تقلص العضلات. تسترخي العضلات عندما تؤدي الإشارات العصبية إلى إعادة تعبئة مخازن الكالسيوم.

لاختبار الفرضية ، أجرى الفريق تجارب حيث كان الكالسيوم في الديدان مرئيًا ، ثم تتبع الاستجابة للتعرض لتكيسات فطر المحار. ووجدوا أن عضلات البلعوم والرأس من النيماتودا المسمومة قد غمرت بالكالسيوم وقالوا إن الكالسيوم لم يختف ، مما أدى إلى موت الخلايا العصبية والعضلية على نطاق واسع. اقترحوا أن السم يؤدي إلى الاستجابة الأولية للكالسيوم ، ولكن بعد ذلك يعيق الآلية التي من خلالها تقوم الديدان الخيطية بتجديد إمدادات الكالسيوم.

لكن لي وآخرون. لم يتمكنوا من تحديد السموم المحددة المسؤولة عن التأثير ، على الرغم من أنهم لاحظوا أن الآلية الكيميائية لفطر المحار كانت مختلفة عن مبيدات النيماتودا المستخدمة حاليًا للتحكم في تجمعات النيماتودا. بالنسبة للدراسة الجديدة ، استخدم لي والمؤلفون المشاركون مطياف الكتلة اللوني للغاز للقيام بذلك. اختبرت النسخة الأولى من التجربة عينة قنينة تحتوي فقط على وسط الاستزراع والخرز الزجاجي. اختبرت نسخة ثانية عينة تحتوي على قنينة P. ostreatus التي تم تربيتها لمدة أسبوعين إلى ثلاثة أسابيع. النسخة الثالثة كانت عبارة عن مزيج من الأولين ، اختبار عينة قنينة تحتوي على كلا المثقفين P. ostreatus والخرز الزجاجي.

الجاني: كيتون متطاير يسمى 3-أوكتانون ، وهو واحد من عدة مركبات عضوية متطايرة تحدث بشكل طبيعي (VOCs) تستخدمها الفطريات للتواصل. يبدو أن 3-octanone يعمل أيضًا كآلية فعالة لقتل الديدان الخيطية. أدى تعريض أربعة أنواع من الديدان الخيطية إلى 3 أوكتانون إلى حدوث تدفق هائل (وقاتل) لأيونات الكالسيوم إلى الخلايا العصبية والعضلية. الجرعة حرجة ، حسب المؤلفين. الجرعات المنخفضة طارد للبزاقات والقواقع ، لكن الجرعات العالية تكون قاتلة. وينطبق الشيء نفسه على الديدان الخيطية. مطلوب تركيز عالٍ يزيد عن 50 بالمائة من 3 أوكتانون لإحداث الشلل السريع وموت الخلايا على نطاق واسع. تسبب الفريق أيضًا في حدوث آلاف الطفرات الجينية العشوائية في الفطريات. تلك الطفرات التي لم تطور الأكياس السامة على خيوطها لم تعد سامة للديدان الخيطية أنواع معينة انيقة.

بالنسبة لسبب تطوير عيش الغراب لآلية غير عادية لقتل الديدان الخيطية ، يشير المؤلفون إلى أن السبب في ذلك هو أن الأشجار المحتضرة أو المتعفنة فقيرة بشكل خاص في النيتروجين ، وهذه الآلية هي طريقة جيدة للفطر لتعويض هذا النقص. حتى أن هذه الأكياس قد تخدم غرضًا دفاعيًا. يمكن أن تخترق أنواع معينة من الديدان الخيطية الخيوط الفطرية لامتصاص السيتوبلازم ، لذا فإن وجود تكيسات سامة تنبعث منها غازات سامة على الواصلة يمكن أن تحمي الفطريات من مثل هذه الحيوانات المفترسة.

DOI: Science Advances ، 2023. 10.1126 / sciadv.ade4809 (حول DOIs).