تغذية الفطر – ما الذي يحول الفطر النباتي إلى قاتل؟

بعض أكثر الوحوش رعبًا صغيرة جدًا. الفطر اللحمي الجائع Arthrobotrys oligospora لا يبدو كثيرًا عندما يأكل الخشب المتعفن. ولكن عندما يشعر بوجود دودة حية ، سيقوم بإمساك ضحيته واستهلاكها حية – وقود الكوابيس النقية.

الفطر الجائع

يعيش الفطر A. oligospora في التربة ويعتبر غالبًا نباتيًا تغذيته على المواد العضوية المتحللة. ولكن يمكن أن يتغير ذلك بسرعة إذا وجد نفسه محرومًا من العناصر الغذائية أو شعر بوجود دودة جذابة بالقرب منه. في هذه الحالة ، يدخل في وضع اللحماوي.

تشكيل الفخ

أراد لين وزملاؤه أن يرى ما يحدث عندما يتم إدخال الفطر ، الذي يعاني من نقص العناصر الغذائية ، إلى الدودة Caenorhabiditis elegans. أظهر الفطر زيادة كبيرة في تكرار الحمض النووي عندما شعر بوجود الدودة. أدى ذلك إلى وجود نسخ إضافية من الجينوم في خلايا الفخ. توجد خلايا الفخ في الأجزاء الخيطية للفطر وتنتج لاصقًا خاصًا بالدودة يسمح لهذه الأجزاء بالالتصاق بالدودة بمجرد أن تُمسك في الفخ.

تكوين البروتين

من بين أهم الإجراءات الجينية التي تساعد الفطر على إنشاء فخ من الأجزاء الخيطية هو تكوين الريبوسومات ، والتي تمكن زيادة إنتاج البروتين. الريبوسومات هي المكان الذي يتم فيه صنع البروتين ، لذلك يتحكم تكوينها (حرفيًا إنشاء المزيد من الريبوسومات) في نمو الخلية ويحدد أيضًا كمية البروتين المركبة.

بروتين الفخ

كما تم تحديد مجموعة جديدة من البروتينات ، والتي تعرف الآن باسم بروتينات الفخ المخصبة (TEPs) ، والتي كانت البروتينات الأكثر إنتاجًا في خلايا الفخ الفطرية. يبدو أن هذه البروتينات تساهم في وظيفة الفخ بدلاً من تشكيله.

“نظرًا لتوجيه بروتين TEP إلى سطح خلايا الفخ ، افترضنا أن بروتينات TEP قد تكون حاسمة لوظيفة الفخ” ، قالوا في دراسة نشرت مؤخرًا في PLoS Biology. “إضافة C. elegans … يؤدي إلى الإمساك بهم على الفور”.

البروتينات المهاجمة

مع زيادة الجهد الذي يبذله الفطر في إنشاء فخ وتشكيل لاصق الدودة ، يقلل من أنشطة غير مرتبطة بالعملية. تم تنظيم أجزاء من الحمض النووي التي عادة ما تساعد A. oligospora على هضم المواد الميتة ، مما يعني أن هناك نشاطًا جينيًا أقل على هذه الأجزاء ردًا على اكتشاف الفطر للدودة. عندما يقترب الدودة من A. oligospora ، يظهر الفطر تنظيمًا لأعلى للجينات التي تنتج البروتياز ، أو الإنزيمات التي تكسر البروتينات.

لا يمكن الخروج

لم ترَ تغيرات في نشاط الجينات الأخرى حتى تم القبض على الدودة بالفعل. بمجرد أن يدخل C. elegans الفخ الذي أعدته A. oligospora بشبكة لاصقة من الأجزاء الخيطية ، لاحظ الفريق زيادة في إنتاج البروتينات التي تضعف الفريسة. تستطيع هذه البروتينات تلاعب خلايا فريستها بحيث تعمل تلك الخلايا بشكل مختلف ، مما يوفر طريقة للممرضة لاختراق الخلية والسيطرة عليها. يستخدم الفطر بعد ذلك البروتياز لهضم الديدان الدودية التي تلتصق في أجزاء الفخ الخيطية.

التأثير على الجينات

يحتوي A. oligospora على أكثر من 400 جين يرمز للبروتينات التي تتحكم في تفاعلاته مع الكائنات الأخرى. عندما جعلت إدخال الدودة الفطر يتحول إلى لحماوي ، بدأت أكثر من نصف هذه البروتينات في التصرف بشكل مختلف. تضعف هذه البروتينات C. elegans من خلال مجموعة متنوعة من الآليات. على سبيل المثال ، تحارب بعضها الببتيدات المضادة للميكروبات التي تنتجها الدودة.

اللاصق الذي يتم تخليقه بواسطة الفطر ، والذي يُعتقد الآن أنه له ارتباط وثيق ببروتينات TEP ، قد لا يؤثر على البشر ولكنه لاصق قوي للديدان يربط الأجزاء الخيطية بلحمها. ليس لديهم طريقة للخروج من أنفسهم بعد أن يتم أكلهم حيين.

قد يكون هذا التجربة مروعًا بالنسبة للديدان المشاركة ، ولكنها كانت اختراقًا لفريق لين. لقد حددوا الآن مجموعة كاملة جديدة من الجينات التي تجعل فخ الفطر يعمل. يمكن مقارنة نتائجهم مع نشاط الجينات للفطر الأخرى الممرضة ، بما في ذلك تلك التي تدمر المحاصيل ، لذا قد يتأثر جيل محسن من مضادات الفطريات في يوم من الأيام بهذا الفيلم الرعب الدقيق.

المراجع: PLOS Biology ، 2023. DOI: 10.1371/journal.pbio.3002400

المصدر: Elizabeth Rayne – Ars Technica

Source: https://arstechnica.com/science/2023/12/tracking-the-genes-that-turn-a-fungus-into-a-carnivore/?comments=1