微生物的秘密語(yǔ)言
社交微生物經(jīng)常優(yōu)先相互作用,有利于共享某些基因的那些微生物。然而,這種被稱為“善意歧視”的行為的基礎(chǔ)往往不清楚。一項(xiàng)新的研究揭示了一種所謂的“綠胡子”系統(tǒng),它被真菌用來(lái)決定它是否應(yīng)該接近附近的新個(gè)體并融合它。
這項(xiàng)新研究于4月14日在加州大學(xué)伯克利分校進(jìn)行,并在開(kāi)放存取期刊PLOS Biology上發(fā)表,該研究表明,絲狀真菌粗糙脈孢菌使用一組高度不同的基因來(lái)區(qū)分“自我”和“非自我”。 “一段距離的細(xì)胞,并積極尋找那些受歡迎的細(xì)胞(那些相同的”種類“)。
這種歧視機(jī)制符合一種稱為“綠胡子效應(yīng)”的假設(shè),這是理查德道金斯創(chuàng)造的一個(gè)名稱,用于描述善意歧視演變的模型。根據(jù)這個(gè)系統(tǒng),有機(jī)體必須獲得三件事 - 一種任意的特性(“綠胡子”),能夠檢測(cè)到其他人的綠胡子,以及傾向于優(yōu)先對(duì)待這些綠胡子的人。
當(dāng)瘋狂脈孢菌(Neurospora crassa)的遺傳上相同的無(wú)性孢子發(fā)芽(稱為幼體)時(shí),它們經(jīng)歷化學(xué)相互作用并最終細(xì)胞融合。“這些基因相同的細(xì)胞經(jīng)歷了對(duì)話,交替'傾聽(tīng)'和'說(shuō)話',這對(duì)于化學(xué)相互作用至關(guān)重要,”主要作者N. Louise Glass教授說(shuō)。在這項(xiàng)研究中,研究人員檢查了遺傳上不同的幼體是如何交流的,他們驚訝地發(fā)現(xiàn)N. crassa種群屬于離散的傳播群體。
“似乎所有的菌株都說(shuō)相同的基本真菌語(yǔ)言,但由于不同的方言,一些菌株無(wú)法相互理解,因此無(wú)法建立細(xì)胞融合所必需的通訊,”該研究的第一作者Jens Heller博士說(shuō)。
來(lái)自同一通信組的Germlings在化學(xué)上相互吸引,但來(lái)自不同通信組的gerbings相互成長(zhǎng),以找到他們自己的通信類型的ger .. 作者隨后在N. crassa群體中發(fā)現(xiàn)了一組特定的高度可變基因(稱為“通信的決定因素”或doc基因),這些基因介導(dǎo)了通信組的聯(lián)系。
通過(guò)分析缺乏doc基因的菌株的通訊頻率或與不同通訊組相關(guān)的doc基因的版本被“交換”,作者表明,doc基因的遺傳差異對(duì)于確定“自我”身份是必要且充分的。雖然具有相同doc基因的遺傳上不同的菌株顯示高達(dá)95%的通信頻率,但是在遺傳上相同但僅在其doc基因的版本上不同的菌株以小于10%的頻率進(jìn)行通信。“對(duì)于我們來(lái)說(shuō),看到這種歧視系統(tǒng)的實(shí)際效果是多么令人著迷和驚喜,”Jens Heller博士說(shuō)。這些數(shù)據(jù)表明,doc基因起著“綠胡子”基因的作用,通過(guò)積極尋找一種來(lái)參與調(diào)解長(zhǎng)距離類型識(shí)別。
幼體之間的融合為N. crassa帶來(lái)健身優(yōu)勢(shì),例如更快速的殖民地建立。Heller博士說(shuō):“由于我們知道程序性細(xì)胞死亡可能是由于粗糙的不相容伙伴融合而造成的,因此在遠(yuǎn)處選擇合適的伴侶可能很重要”。該研究的首席研究員格拉斯教授總結(jié)說(shuō):“我們的研究結(jié)果揭示了迄今為止在真菌交流中未被充分認(rèn)識(shí)的復(fù)雜性。我們只是在這些神秘生物的交流和相互作用方面有所突破。”
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