فطر المحار اللاحم يقتل الديدان باستخدام “غاز الأعصاب في مصاصة”.

فطر المحار (بلوروتوس أوستراتوس) هو عنصر أساسي في العديد من المأكولات ، بنكهاته المعتدلة ورائحة اليانسون التي لا تخطئها العين. هذا الفطر ذو اللون الكريمي هو واحد من عدة أنواع من الفطريات آكلة اللحوم التي تتغذى النيماتودا (الديدان المستديرة) خاصة. طور عيش الغراب آلية جديدة لشل وقتل فريسته من الديدان الخيطية: سم يسمى الأكياس الذيفانية في الهياكل الشبيهة بالمصاصة التي ، 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 ورقة جديدة نُشر في مجلة Science Advances.

تتغذى الفطريات آكلة اللحوم مثل فطر المحار على الديدان الخيطية لأن هذه الكائنات الدقيقة موجودة بكثرة في التربة وتوفر مصدرًا سهلاً للبروتين. طورت الأنواع المختلفة طرقًا مختلفة للصيد وأكل فرائسها. علي سبيل المثال، أووميسيتيس كائنات تشبه الفطريات ترسل “خلايا مفترسة” للبحث عن الديدان الخيطية. بمجرد العثور عليها ، فإنها تشكل خراجات بالقرب من فم أو فتحة الشرج للديدان الأسطوانية ، ثم تحقن في الديدان وتهاجم الأعضاء الداخلية. تستخدم مجموعة أخرى من الفطريات البيض الخلايا التي تعمل مثل الحراب التي تبحث عن الفرائس ، حيث تحقن جراثيم فطرية في الدودة لإغلاق مصيرها.

تنتج الفطريات الأخرى جراثيم ذات أشكال مزعجة مثل العصي أو الخناجر. تبتلع الديدان الخيطية الجراثيم ، التي تنحصر في المريء وتنبت عن طريق ثقب أمعاء الدودة. هناك هياكل لزجة تشبه الفروع تعمل مثل superglue ؛ أطواق الموت ، التي يتم قطعها عندما تسبح الديدان الخيطية ، تدخل نفسها في الديدان ؛ وتستخدم عشرات الأنواع الفطرية أو أكثر مصائدًا تتقلص في غضون ثوان وتضغط على الديدان الخيطية حتى الموت.

تكبير / مسح صورة المجهر الإلكتروني (SEM) للكيسات السامة ب. اوستراتوس حيفا.

يي يون لي

يتجنب فطر المحار هذه المصائد الفيزيائية لصالح آلية كيميائية. ب. اوستراتوس ما يسمى بـ “آلة تدوير الخشب” التي تستهدف الأخشاب الميتة ، ولكن الخشب منخفض نسبيًا في البروتين. خيوطها الطويلة المتفرعة (تسمى خيوط) هي جزء من الأدغال التي تنمو إلى خشب متحلل. هذه الواصلة هي موطن الأكياس السامة. عندما تصادف الديدان الخيطية الأكياس السامة ، تنفجر الأكياس وتصاب الديدان الخيطية بالشلل عادة وتموت في غضون دقائق. بمجرد أن تموت الفريسة ، تنمو الواصلة إلى أجسام نيماتودا ، وهضم المحتويات ، وامتصاص المرق للمغذيات.

في عام 2020 ، قام فريق من العلماء من Academia Sinica في تايوان باختبار جميع الأنواع الخمسة عشر. ب. اوستراتوس و وجدته يمكن تفريخ جميع قطرات السموم الخمسة عشر أثناء الجوع. قاموا أيضًا باختبار 17 نوعًا من الديدان الخيطية ووجدوا أنه لم ينج أحد من التعرض للسموم. اقترح المؤلف المشارك تشينغ هان لي وزملاؤه أن الجاني قد يكون الكالسيوم المخزن في عضلات الحيوانات ، والذي ، استجابة للإشارات العصبية ، يتسبب في تقلص العضلات. تسترخي العضلات عندما تحفز الإشارات العصبية تجديد مخازن الكالسيوم.

ولاختبار الفرضية ، أجرى الفريق تجارب حيث تعرضت الديدان للكالسيوم ، ثم راقب استجابتها للتعرض لتكيسات فطر المحار. وجدوا أن عضلات الحنجرة والرأس من الديدان الخيطية السامة كانت مليئة بالكالسيوم ، وهذا الكالسيوم لم يفلت ، مما أدى إلى موت الخلايا العصبية والعضلية على نطاق واسع. واقترحوا أن السم يحفز الاستجابة الأولية للكالسيوم ، لكنه يثبط الآلية التي من خلالها تجدد الديدان الخيطية إمدادها بالكالسيوم.

لكن لي وغيرها الكثير. على الرغم من أنهم لاحظوا أن التركيب الكيميائي لفطر المحار يختلف عن مبيدات النيماتودا المستخدمة حاليًا للتحكم في تجمعات النيماتودا ، إلا أنهم لم يتمكنوا من تحديد السموم المحددة المسؤولة عن التأثير. بالنسبة للدراسة الجديدة ، استخدم لي والمؤلفون المشاركون مطياف الكتلة اللوني للغاز للقيام بذلك. اختبرت النسخة الأولى من التجربة وسط زراعة وعينة قنينة تحتوي على خرز زجاجي. النسخة الثانية اختبرت نموذج قنينة ب. اوستراتوس تم رفعه لمدة أسبوعين إلى ثلاثة أسابيع. كانت النسخة الثالثة عبارة عن مزيج من الأولين ، حيث تم اختبار عينة قنينة تمت زراعة كلاهما فيها ب. اوستراتوس والخرز الزجاجي.

الجاني: كيتون متطاير يسمى 3-أوكتانون ، وهو واحد من عدة مركبات عضوية متطايرة تحدث بشكل طبيعي (VOCs) تستخدمها الفطريات للتواصل. يعمل 3-Octanone أيضًا كآلية قوية للقضاء على النيماتودا. تسبب تعرض أربعة أنواع من الديدان الخيطية لـ3-أوكتانون في حدوث تدفق هائل (وقاتل) لأيونات الكالسيوم إلى الخلايا العصبية والعضلية. وفقا للمؤلفين ، فإن الجرعة هي المفتاح. الجرعات المنخفضة طارد للبزاقات والقواقع ، لكن الجرعات العالية منها مميتة. وينطبق الشيء نفسه على الديدان الخيطية. مطلوب تركيز أكبر من 50 في المائة من 3 أوكتانون للحث على الشلل السريع وموت الخلايا على نطاق واسع. تسبب الفريق أيضًا في حدوث آلاف الطفرات الجينية العشوائية في الفطريات. المسوخات التي لا تشكل الأكياس السامة في خيوطها غير سامة للديدان الخيطية. أنواع معينة انيقة.

أما لماذا طور عيش الغراب المحار آلية غير عادية لقتل الديدان الخيطية ، فإن المؤلفين يقترحون أن السبب هو أن الأشجار المحتضرة أو المتحللة منخفضة بشكل خاص في النيتروجين. حتى أن الأكياس السامة قد تخدم غرضًا دفاعيًا. يمكن لأنواع معينة من الديدان الخيطية أن تخترق الخيوط الفطرية وتمتص السيتوبلازم ، لذا فإن وجود الأكياس السامة الباعثة للغازات في الواصلة يمكن أن يحمي الفطريات من مثل هذه الحيوانات المفترسة.

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