식충 느타리버섯 ‘막대탕 속의 신경가스’로 회충도 죽일 수 있다

느타리버섯(흉막염 ostreatus)는 다양한 종류의 요리에서 필수품이며 부드러운 맛과 아니스를 암시하는 신비로운 향으로 높이 평가됩니다. 이 크림색 버섯은 또한 먹이를 먹는 여러 종의 육식성 균류 중 하나입니다. 선충류 (회충) 특히. 버섯은 선충류 먹이를 마비시키고 죽이는 새로운 메커니즘을 발전시켰습니다. 톡소좀이라고 하는 막대사탕 같은 구조 내부에서 발견되는 독소가 방출되면 몇 분 안에 선충류에서 광범위한 세포 사멸을 일으킵니다. 과학자들은 이제 이 효과의 원인이 되는 특정 휘발성 유기 화합물을 확인했습니다. 새로운 잎 사이언스 어드밴스 저널에 게재되었습니다.

느타리버섯과 같은 육식성 균류는 선충류를 먹고 산다. 이 작은 생물체는 토양에 풍부하고 유용한 단백질 공급원을 제공하기 때문이다. 서로 다른 종은 먹이를 사냥하고 소비하는 서로 다른 메커니즘을 진화시켰습니다. 예를 들어, omiesites 그들은 선충을 사냥하기 위해 “사냥꾼 세포”를 보내는 곰팡이 같은 유기체입니다. 일단 발견되면 회충의 입이나 항문 근처에 낭포를 형성한 다음 회충에 자신을 주입하여 내부 장기를 공격합니다. 알비칸의 또 다른 그룹은 먹이를 사냥하는 작살처럼 행동하는 세포를 사용하여 곰팡이 포자를 벌레에 주입하여 운명을 봉인합니다.

다른 균류는 자극적인 막대기 또는 단검 모양의 포자를 생성합니다. 선충은 식도에 박힌 포자를 섭취하고 벌레의 창자를 천공하여 발아합니다. 초강력 접착제처럼 작용하는 끈적끈적한 나뭇가지 모양의 구조가 있습니다. 선충이 헤엄쳐서 벌레에 자신을 주입할 때 분리되는 데스 칼라; 12개 이상의 곰팡이 종은 1초도 안 되어 붕괴되는 미끼를 사용하여 선충류를 압착하여 죽입니다.

확대 / 독성 낭종의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지 P. 오스트레아투스 곰팡이 필라멘트.

이윤

느타리버섯은 화학적 메커니즘을 선호하여 이러한 물리적 함정을 피합니다. P. 오스트레아투스 죽은 나무를 노리는 일명 ‘우드 스피너’로 알려져 있지만 나무는 단백질이 상대적으로 부족하다. 필라멘트라고 하는 긴 가지 모양의 필라멘트는 썩은 나무에서 자라는 ‘버섯’의 일부입니다. 이 균사는 포이즌 낭종의 고향입니다. 선충이 독성 포낭을 만나면 터지고 선충은 보통 마비되어 몇 분 안에 죽습니다. 먹이가 죽으면 균사가 선충의 몸으로 자라서 내용물을 녹이고 슬러리에서 영양분을 빨아들입니다.

2020년에 대만의 Academia Sinica 과학자 팀은 15종 모두를 테스트했습니다. P. 오스트레아투스 그리고 그것을 발견 15개 모두 배가 고플 때 독성 방울을 생성할 수 있습니다. 그들은 또한 17종의 선충류를 테스트했고 그들 중 어느 것도 독소에 노출되어도 살아남을 수 없다는 것을 발견했습니다. 공동 저자인 Cheng Han Li와 동료들은 동물의 근육에 저장된 칼슘이 신경 신호에 반응하여 방출될 때 근육을 수축시키는 원인이 될 수 있다고 제안했습니다. 신경 신호가 칼슘 저장소를 다시 채우면 근육이 이완됩니다.

가설을 테스트하기 위해 팀은 벌레의 칼슘이 보이는 실험을 수행한 다음 굴 버섯 포낭에 대한 노출에 대한 반응을 추적했습니다. 그들은 중독된 선충의 인두와 머리 근육이 칼슘으로 넘쳐나는 것을 발견했고 칼슘이 사라지지 않아 광범위한 신경근 세포 사멸을 초래했다고 말했습니다. 그들은 독이 칼슘에 대한 초기 반응을 유발하지만 선충이 칼슘 공급을 보충하는 메커니즘을 차단한다고 제안했습니다.

하지만 나 외. 그들은 느타리버섯의 화학적 메커니즘이 현재 선충류 개체수를 통제하기 위해 사용되는 살선충제와 다르다는 점에 주목했지만 그 효과를 일으키는 특정 독소를 식별할 수 없었습니다. 새로운 연구를 위해 Li와 공동 저자는 가스 크로마토그래피-질량 분석기를 사용하여 이를 수행했습니다. 실험의 첫 번째 버전은 배양 배지와 유리 비드만 들어 있는 샘플 바이알을 테스트했습니다. 두 번째 복사본은 바이알이 들어 있는 샘플을 테스트했습니다. P. 오스트레아투스 2~3주 동안 사육된 것입니다. 세 번째 사본은 두 배양물이 들어 있는 처음 두 개의 테스트 샘플 바이알의 혼합물이었습니다. P. 오스트레아투스 그리고 유리구슬.

범인은 3-옥타논이라고 하는 휘발성 케톤으로, 이는 곰팡이가 의사소통을 위해 사용하는 자연 발생 휘발성 유기 화합물(VOC) 중 하나입니다. 3-옥타논은 또한 효과적인 선충류 살상 메커니즘으로 작용하는 것으로 보입니다. 4종의 선충류를 3-옥타논에 노출시키면 칼슘 이온이 신경 및 근육 세포로 다량(그리고 치명적) 유입됩니다. 저자에 따르면 복용량이 중요합니다. 저용량은 민달팽이와 달팽이를 쫓아내지만 고용량은 치명적입니다. 선충류에도 동일하게 적용됩니다. 빠른 마비와 광범위한 세포 사멸을 일으키려면 50% 이상의 고농도 3-옥타논이 필요합니다. 팀은 또한 곰팡이에서 수천 개의 무작위 유전자 돌연변이를 일으켰습니다. 균사에 독성 낭포가 발생하지 않은 돌연변이는 더 이상 선충류에 독성이 없었습니다. 특정 유형은 우아합니다..

버섯이 이러한 특이한 선충류 살상 메커니즘을 개발하는 이유에 대해 저자는 죽어가거나 썩은 나무가 특히 질소가 부족하기 때문이며, 이 메커니즘은 버섯이 이러한 결핍을 보충할 수 있는 좋은 방법이라고 제안합니다. 이 낭종은 방어 목적으로도 사용될 수 있습니다. 특정 유형의 선충은 곰팡이 균사를 뚫고 세포질을 빨아들일 수 있으므로 균사에 독성 가스를 방출하는 포낭이 존재하면 그러한 포식자로부터 곰팡이를 보호할 수 있습니다.

DOI: 과학 발전, 2023. 10.1126/sciadv.ade4809 (DOI 정보).