Vleesetende oesterzwammen kunnen rondwormen doden met ‘zenuwgas in een lolly’

oesterzwam (pleuritis ostreatus) zijn een nietje in vele soorten keukens, gewaardeerd om hun milde smaken en mysterieuze aroma dat verwijst naar anijs. Deze crèmekleurige paddenstoel is ook een van de verschillende soorten vleesetende schimmels die zich voeden Nematoden (rondwormen) in het bijzonder. Paddenstoelen hebben een nieuw mechanisme ontwikkeld om hun nematodenprooi te verlammen en te doden: een toxine die wordt aangetroffen in lolly-achtige structuren die toxinecysten worden genoemd en die, wanneer ze worden uitgestoten, binnen enkele minuten wijdverspreide celdood in nematoden veroorzaken. Wetenschappers hebben nu de specifieke vluchtige organische stof geïdentificeerd die verantwoordelijk is voor dit effect, volgens een nieuw blad Gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.

Vleesetende schimmels zoals oesterzwammen voeden zich met nematoden omdat deze kleine beestjes overvloedig in de grond voorkomen en een nuttige bron van eiwitten vormen. Verschillende soorten hebben verschillende mechanismen ontwikkeld voor het jagen en consumeren van hun prooi. bijvoorbeeld, omiesieten Het zijn schimmelachtige organismen die “jagercellen” uitzenden om op aaltjes te jagen. Eenmaal gevonden, vormen ze cysten in de buurt van de mond of anus van de rondworm en injecteren zichzelf vervolgens in de wormen om de inwendige organen aan te vallen. Een andere groep albicans gebruikt cellen die zich gedragen als harpoenen die op prooi jagen en schimmelsporen in de worm injecteren om zijn lot te bezegelen.

Andere schimmels produceren sporen met irritante stok- of dolkachtige vormen. Nematoden nemen sporen op die vast komen te zitten in de slokdarm en ontkiemen door de darm van de worm te perforeren. Er zijn plakkerige, takachtige structuren die werken als secondelijm; doodshalsbanden die loskomen wanneer aaltjes erdoorheen zwemmen en zichzelf in de wormen injecteren; Meer dan een dozijn schimmelsoorten gebruiken lokvogels die in minder dan een seconde instorten en de nematoden dooddrukken.

In zoomen / Scanning elektronenmicroscopie (SEM) beeld van toxische cysten P. ostreatus schimmel filament.

Yi Yun Lee

Oesterzwammen vermijden deze fysieke vallen ten gunste van een chemisch mechanisme. P. ostreatus Het is wat bekend staat als een “houtspinner” die zich richt op dode bomen, maar het hout is relatief arm aan eiwitten. De lange, vertakkende filamenten (filamenten genoemd) maken deel uit van de ‘paddo’ die in het rottende hout groeit. Deze hyfen zijn de thuisbasis van de gifcysten. Wanneer nematoden de gifcysten tegenkomen, barsten ze open en zijn de nematoden meestal verlamd en sterven ze binnen enkele minuten. Zodra de prooi dood is, groeien de hyfen in de lichamen van de nematoden, lossen de inhoud op en zuigen de slurry op voor voedingsstoffen.

In 2020 heeft een team van wetenschappers van Academia Sinica in Taiwan alle 15 soorten getest P. ostreatus En ik heb het gevonden Alle 15 kunnen giftige druppels produceren als ze honger hebben. Ze testten ook 17 soorten nematoden en ontdekten dat geen van hen de blootstelling aan de gifstoffen kon overleven. Co-auteur Cheng Han Li en collega’s suggereerden dat de boosdoener calcium zou kunnen zijn dat is opgeslagen in de spieren van de dieren, dat, wanneer het wordt vrijgegeven als reactie op zenuwsignalen, ervoor zorgt dat de spieren samentrekken. Spieren ontspannen wanneer zenuwsignalen calciumvoorraden aanvullen.

Om de hypothese te testen, voerde het team experimenten uit waarbij calcium in de wormen zichtbaar was, en volgde vervolgens de reactie op blootstelling aan cysten van oesterzwammen. Ze ontdekten dat de faryngeale en kopspieren van de vergiftigde nematode werden overspoeld met calcium en zeiden dat het calcium niet verdween, wat resulteerde in wijdverspreide neuromusculaire celdood. Ze suggereerden dat het gif de eerste reactie op calcium veroorzaakt, maar vervolgens het mechanisme blokkeert waarmee de nematoden hun calciumvoorraad aanvullen.

behalve ik et al. Ze waren niet in staat om de specifieke gifstoffen te identificeren die verantwoordelijk zijn voor het effect, hoewel ze wel opmerkten dat het chemische mechanisme van de oesterzwam anders was dan de nematiciden die momenteel worden gebruikt om nematodenpopulaties te bestrijden. Voor de nieuwe studie gebruikten Li en co-auteurs een gaschromatografie-massaspectrometer om precies dat te doen. De eerste versie van het experiment testte een monsterflesje met alleen kweekmedium en glasparels. Een tweede exemplaar testte een monster met daarin een flesje P. ostreatus die twee tot drie weken zijn opgekweekt. De derde kopie was een mengsel van de eerste twee flesjes met testmonsters die beide kweken bevatten P. ostreatus en glaskralen.

De boosdoener: een vluchtig keton genaamd 3-octanon, een van de vele natuurlijk voorkomende vluchtige organische stoffen (VOC’s) die schimmels gebruiken om te communiceren. 3-octanon lijkt ook te werken als een effectief nematodendodend mechanisme. Het blootstellen van vier soorten nematoden aan 3-octanon veroorzaakte een massale (en dodelijke) instroom van calciumionen in zenuw- en spiercellen. Dosering is volgens de auteurs van cruciaal belang. Lage doses stoten naaktslakken en slakken af, maar hoge doses zijn dodelijk. Hetzelfde geldt voor aaltjes. Een hoge concentratie van meer dan 50 procent 3-octanon is vereist om snelle verlamming en wijdverbreide celdood te veroorzaken. Het team veroorzaakte ook duizenden willekeurige genetische mutaties in de schimmel. Die mutanten die geen giftige cysten op hun filamenten ontwikkelden, waren niet langer giftig voor nematoden Bepaalde soorten zijn elegant.

Wat betreft de reden waarom paddenstoelen zo’n ongebruikelijk nematodendodend mechanisme ontwikkelen, suggereren de auteurs dat dit komt doordat stervende of rottende bomen bijzonder arm zijn aan stikstof, en dit mechanisme is een goede manier voor paddenstoelen om dit tekort aan te vullen. Deze cysten kunnen zelfs een defensief doel dienen. Bepaalde soorten nematoden kunnen schimmelhyfen doorboren om het cytoplasma eruit te zuigen, dus de aanwezigheid van giftige gasuitstotende cysten op de hyfen zou de schimmels tegen dergelijke roofdieren kunnen beschermen.

DOI: Wetenschappelijke vooruitgang, 2023. 10.1126/sciadv.ade4809 (Over DOI’s).