了解单一孢子的自我信号和自我融合
这一切都始于一些孢子在营养丰富的表面定居下来。当孢子彼此接地醒来时它们几乎在同一时间开始发芽并以相似的速度向外生长形成线状细胞(菌丝)。但是孢子如何知道还有其他的孢子以及它们在做什么呢?这种生物既没有眼睛也没有耳朵但它知道周围有别的东西。更重要的是它知道某个东西是否是它自己(即具有完全相同基因结构的生殖细胞)。
来自英国和德国的科学家认为神经孢子菌的生殖细胞通过一种信号分子来感知其他细菌的存在。接收到的信号会触发生殖细胞内部的信号级联导致特定的蛋白质定位到最初接收信号的位置——生殖细胞开始向另一个方向延伸。在这个过程中它发出相同的信号。
这两个友好的轮流发送和接收信号并向对方扩展。它们不断地重复这个过程直到身体接触这就启动了融合过程。一旦融合这些生殖细胞就能够交换细胞信息和细胞器。
自我识别和融合也可以在同一菌落内不同菌丝的两个分支之间进行从而实现更加复杂的络(图)。然而这并不是在所有真菌中都能观察到。然而考虑到被称为菌丝的菌丝络的有序、有时几乎对称的生长似乎不言而喻的是不同的分支始终保持着宽带线路的畅通。
集体的个体-异质性允许发展
尽管真菌菌落有时看起来是一致的但不同的区域可能具有不同的发育结构。例如一群尼都拉曲霉倾向于在其中心开始有性发育在亚外围产生无性孢子并简单地在外围延伸。
这怎么可能呢?对一种产黑孢子的真菌——黑曲霉的研究表明菌落的异质性是通过细胞屏障建立和维持的。虽然菌丝络是一个有机体但它不是一个细胞而是许多细胞。
这些菌丝细胞被称为间隔的横壁分隔(图)。隔膜包含可以打开或关闭的孔允许或阻止细胞质内容物的通过。荷兰科学家发现在a尼尔殖民地这些交叉墙的大部分通常是关闭的。这一机制允许单个的菌丝细胞围绕它们的蛋白质、信号分子和内部运输通路进行洗牌而不依赖于它们的邻居。然而葡萄糖作为一种重要的营养物质即使在间隔关闭时也会在特定的宽菌丝中运输(图)。
协同工作-真菌群落作为一个动态和自适应络
来自英国的科学家把这个络研究提升到了另一个层次。他们将真菌生长的实验数据输入计算机模型以揭示信号和营养物质随时间的动态流动。这使它们能够可视化一个群体对环境变化或捕食者攻击的反应。
在他们的一项研究中他们让一种叫做p 的真菌生长了几周然后在菌落中添加了弹尾这是真菌的天敌。当跳尾虫咀嚼菌丝时(图)真菌通过将营养物质重新分配到受伤的部位和重建失去的连接和分支来应对攻击。为了达到这个目的菌落甚至牺牲了未使用的菌丝来加固重要的路线。有趣的是蚁群还为未来的攻击做好了准备使自己变得更有韧性。
像这样的研究表明真菌群落不仅仅是在生长和变老等待被吃掉。它感知和处理营养变化或菌丝损伤并通过适应对其作出反应。要做到这一点它必须作为一个实体工作。来自英国的科学家认为真菌群落是一种络生物我们还没有完全认识到这一点!