為什么有些人喜歡學(xué)習(xí)，而且事實上喜歡學(xué)習(xí)，而大多數(shù)人甚至不愿意去看的東西——在我們的家里或食物中發(fā)現(xiàn)的不斷擴散的、毫無希望的霉斑?一旦你認(rèn)識到真菌是一種有機體——一種擅長于適應(yīng)不斷變化的環(huán)境的實體，那么是什么讓真菌群落如此迷人呢?
了解單一孢子的自我信號和自我融合
這一切都始于一些孢子在營養(yǎng)豐富的表面定居下來。當(dāng)孢子彼此接近地醒來時，它們幾乎在同一時間開始發(fā)芽，并以相似的速度向外生長，形成線狀細(xì)胞(菌絲)。但是孢子如何知道還有其他的孢子，以及它們在做什么呢?這種生物既沒有眼睛也沒有耳朵，但它知道周圍有別的東西。更重要的是，它知道某個東西是否是它自己(即具有*相同基因結(jié)構(gòu)的生殖細(xì)胞)。
來自英國和德國的科學(xué)家認(rèn)為，神經(jīng)孢子菌的生殖細(xì)胞通過一種信號分子來感知其他細(xì)菌的存在。接收到的信號會觸發(fā)生殖細(xì)胞內(nèi)部的信號級聯(lián)，導(dǎo)致特定的蛋白質(zhì)定位到初接收信號的位置——生殖細(xì)胞開始向另一個方向延伸。在這個過程中，它發(fā)出相同的信號。
這兩個友好的germlings輪流發(fā)送和接收信號并向?qū)Ψ綌U展。它們不斷地重復(fù)這個過程，直到身體接觸，這就啟動了融合過程。一旦融合，這些生殖細(xì)胞就能夠交換細(xì)胞信息和細(xì)胞器。
自我識別和融合也可以在同一菌落內(nèi)不同菌絲的兩個分支之間進行，從而實現(xiàn)更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)(圖2a)。然而，這并不是在所有真菌中都能觀察到。然而，考慮到被稱為菌絲的菌絲網(wǎng)絡(luò)的有序、有時幾乎對稱的生長，似乎不言而喻的是，不同的分支始終保持著通信線路的暢通。
集體的個體-異質(zhì)性允許發(fā)展
盡管真菌菌落有時看起來是一致的，但不同的區(qū)域可能具有不同的發(fā)育結(jié)構(gòu)。例如，一群尼都拉曲霉傾向于在其中心開始有性發(fā)育，在亞外圍產(chǎn)生無性孢子，并簡單地在外圍延伸。
這怎么可能呢?對一種產(chǎn)黑孢子的真菌——黑曲霉的研究表明，菌落的異質(zhì)性是通過細(xì)胞屏障建立和維持的。雖然菌絲網(wǎng)絡(luò)是一個有機體，但它不是一個細(xì)胞，而是許多細(xì)胞。
這些菌絲細(xì)胞被稱為間隔的橫壁分隔(圖2d)。隔膜包含可以打開或關(guān)閉的孔，允許或阻止細(xì)胞質(zhì)內(nèi)容物的通過。荷蘭科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在A.尼日爾殖民地，這些交叉墻的大部分通常是關(guān)閉的。這一機制允許單個的菌絲細(xì)胞圍繞它們的蛋白質(zhì)、信號分子和內(nèi)部運輸通路進行洗牌，而不依賴于它們的鄰居。然而，葡萄糖作為一種重要的營養(yǎng)物質(zhì)，即使在間隔關(guān)閉時也會在特定的寬菌絲中運輸(圖2b)。
協(xié)同工作-真菌群落作為一個動態(tài)和自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)
來自英國的科學(xué)家把這個網(wǎng)絡(luò)研究提升到了另一個層次。他們將真菌生長的實驗數(shù)據(jù)輸入計算機模型，以揭示信號和營養(yǎng)物質(zhì)隨時間的動態(tài)流動。這使它們能夠可視化一個群體對環(huán)境變化或捕食者攻擊的反應(yīng)。
在他們的一項研究中，他們讓一種叫做Phanerochaete velutina的真菌生長了幾周，然后在菌落中添加了彈尾，這是真菌的天敵。當(dāng)跳尾蟲咀嚼菌絲時(圖2c)，真菌通過將營養(yǎng)物質(zhì)重新分配到受傷的部位和重建失去的連接和分支來應(yīng)對攻擊。為了達到這個目的，菌落甚至犧牲了未使用的菌絲來加固重要的路線。有趣的是，蟻群還為未來的攻擊做好了準(zhǔn)備，使自己變得更有韌性。
像這樣的研究表明，真菌群落不僅僅是在生長和變老，等待被吃掉。它感知和處理營養(yǎng)變化或菌絲損傷，并通過適應(yīng)對其作出反應(yīng)。要做到這一點，它必須作為一個實體工作。來自英國的科學(xué)家認(rèn)為，真菌群落是一種網(wǎng)絡(luò)生物，我們還沒有*認(rèn)識到這一點!
