I funghi ostrica carnivori possono uccidere i nematodi con “gas nervino in un lecca-lecca”

Ingrandire / fungo di ostrica (pleurite ostreatus) crescono tranquillamente su un tronco d’albero in una foresta. Ma attenzione ai nematodi! Questi funghi ostrica vogliono mangiarti e hanno sviluppato un nuovo meccanismo per paralizzarti e ucciderti.

Arterra/Getty Images

fungo di ostrica (pleurite ostreatus) sono un alimento base in molti tipi di cucina, apprezzati per i loro sapori delicati e l’aroma misterioso che ricorda l’anice. Questo fungo color crema è anche una delle numerose specie di funghi carnivori di cui si nutre Nematodi (nematodi) in particolare. I funghi hanno sviluppato un nuovo meccanismo per paralizzare e uccidere la loro preda nematode: una tossina trovata all’interno di strutture simili a lecca-lecca chiamata texosis che, quando emessa, provoca la morte cellulare diffusa nei nematodi in pochi minuti. Gli scienziati hanno ora identificato lo specifico composto organico volatile responsabile di questo effetto, secondo a nuova foglia Pubblicato sulla rivista Science Advances.

I funghi carnivori come i funghi ostrica si nutrono di nematodi perché queste piccole creature sono abbondanti nel terreno e forniscono un’utile fonte di proteine. Specie diverse hanno sviluppato meccanismi diversi per cacciare e consumare le loro prede. Per esempio, Omcyts Sono organismi simili a funghi che inviano “cellule cacciatrici” a caccia di nematodi. Una volta trovati, formano cisti vicino alla bocca o all’ano dell’ascaride e poi si iniettano nei vermi per attaccare gli organi interni. Un altro gruppo di albicans utilizza cellule che agiscono come arpioni a caccia di prede, iniettando spore fungine nel verme per segnarne il destino.

Altri funghi producono spore con irritanti forme simili a bastoncini oa pugnale. I nematodi ingeriscono le spore che si depositano nell’esofago e germinano perforando l’intestino del verme. Ci sono strutture appiccicose simili a rami che agiscono come una supercolla; collari mortali che si staccano quando i nematodi nuotano attraverso e si iniettano nei vermi; Più di una dozzina di specie fungine usano esche che collassano in meno di un secondo, schiacciando a morte i nematodi.

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Ingrandire / Immagine al microscopio elettronico a scansione (SEM) di cisti tossiche P. ostreatus filamento fungino.

Yi Yun Lee

I funghi ostrica evitano queste trappole fisiche a favore di un meccanismo chimico. P. ostreatus È ciò che è noto come “filatore di legno” che prende di mira alberi morti, ma il legno è relativamente povero di proteine. I suoi lunghi filamenti ramificati (chiamati filamenti) fanno parte del “fungo” che cresce nel legno in decomposizione. Queste ife sono la casa delle cisti velenose. Quando i nematodi incontrano le cisti del veleno, scoppiano e i nematodi sono solitamente paralizzati e muoiono in pochi minuti. Una volta che la preda è morta, le ife crescono nei corpi dei nematodi, dissolvendo il contenuto e risucchiando il liquame per i nutrienti.

Nel 2020, un team di scienziati dell’Academia Sinica di Taiwan ha testato tutte le 15 specie P. ostreatus E l’ho trovato Tutti e 15 possono produrre gocce tossiche quando hanno fame. Hanno anche testato 17 specie di nematodi e hanno scoperto che nessuno di loro poteva sopravvivere all’esposizione alla tossina. Il coautore Cheng Han Li e colleghi hanno suggerito che il colpevole potrebbe essere il calcio immagazzinato nei muscoli degli animali, che, quando rilasciato in risposta ai segnali nervosi, provoca la contrazione dei muscoli. I muscoli si rilassano quando i segnali nervosi riempiono le riserve di calcio.

Per verificare l’ipotesi, il team ha condotto esperimenti in cui era visibile il calcio nei vermi, quindi ha monitorato la risposta all’esposizione alle cisti di funghi ostrica. Hanno scoperto che i muscoli faringei e della testa del nematode avvelenato erano inondati di calcio e hanno affermato che il calcio non è scomparso, provocando una diffusa morte delle cellule neuromuscolari. Hanno suggerito che il veleno innesca la risposta iniziale al calcio, ma poi blocca il meccanismo mediante il quale i nematodi reintegrano il loro apporto di calcio.

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L’onda di calcio mitocondriale si propaga attraverso il tessuto stromale dopo il contatto P. ostreatusCredito: Ching Han Lee

Tranne me et al. Non sono stati in grado di identificare le tossine specifiche responsabili dell’effetto, sebbene abbiano notato che il meccanismo chimico del fungo ostrica era diverso dai nematocidi attualmente utilizzati per controllare le popolazioni di nematodi. Per il nuovo studio, Li e coautori hanno utilizzato uno spettrometro di massa gascromatografico per fare proprio questo. La prima versione dell’esperimento ha testato una fiala campione contenente solo terreno di coltura e perle di vetro. Una seconda copia ha testato un campione contenente una fiala P. ostreatus che sono stati allevati per due o tre settimane. La terza copia era una miscela delle prime due fiale di campioni di prova contenenti entrambe le colture P. ostreatus e perle di vetro.

Il colpevole: un chetone volatile chiamato 3-ottanone, che è uno dei numerosi composti organici volatili (COV) presenti in natura che i funghi usano per comunicare. Il 3-ottanone sembra anche agire come un efficace meccanismo di uccisione dei nematodi. L’esposizione di quattro specie di nematodi al 3-ottanone ha causato un massiccio (e fatale) afflusso di ioni calcio nelle cellule nervose e muscolari. Il dosaggio è fondamentale, secondo gli autori. Le basse dosi respingono lumache e lumache, ma le alte dosi sono fatali. Lo stesso vale per i nematodi. È necessaria un’alta concentrazione di oltre il 50 percento di 3-ottanone per causare una rapida paralisi e una morte cellulare diffusa. Il team ha anche causato migliaia di mutazioni genetiche casuali nel fungo. Quei mutanti che non sviluppavano cisti tossiche sui loro filamenti non erano più tossici per i nematodi Alcuni tipi sono eleganti.

Per quanto riguarda il motivo per cui i funghi sviluppano un meccanismo di uccisione dei nematodi così insolito, gli autori suggeriscono che sia dovuto al fatto che gli alberi morenti o in decomposizione sono particolarmente poveri di azoto, e questo meccanismo è un buon modo per i funghi di compensare questa carenza. Queste cisti possono anche avere uno scopo difensivo. Alcuni tipi di nematodi possono perforare le ife fungine per aspirare il citoplasma, quindi la presenza di cisti che emettono gas tossici sulle ife potrebbe proteggere i funghi da tali predatori.

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DOI: progressi scientifici, 2023. 10.1126/sciadv.ade4809 (A proposito di DOI).

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