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        真菌解碼的生長機制
        
			
        
				2019-06-17 10:04:50
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        真菌生長的管狀細胞延伸數(shù)公里。增長只發(fā)生在尖端?？査刽敹蚶砉W(xué)院(KIT)的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這是如何工作的：建筑材料通過真菌細胞在軌道上運輸并在其最外端使用。細胞末端的鈣濃度定義何時發(fā)生這種情況。這是由美國國家科學(xué)院院刊(PNAS)的科學(xué)家們報道的。
        

        真菌解碼的生長機制
        

        雖然無所不在，真菌被人類認為是最神秘的生物。直到20世紀后期，由于久坐不動的生活方式，雞油菌和大量的角被認為是植物。今天，眾所周知，真菌形成了自己的帝國，與動物的帝國更接近。專家們認為，有多達500萬種真菌，比植物或昆蟲多得多。大多數(shù)真菌都是菌絲。他們的絲狀細胞在地面形成精細，非常大的網(wǎng)絡(luò)。這些菌絲體形成真菌，而通常稱為真菌的帽子僅代表子實體。應(yīng)用生物科學(xué)研究所(IAB)的Reinhard Fischer教授，應(yīng)用物理研究所(APH)的Gerd Ulrich Nienhaus教授和剛剛在日本筑波大學(xué)接受教授職位的Norio Takeshita教授和他們的團隊研究了菌絲是怎樣的通過微觀小尖端的無限延伸生長并形成部分巨大的菌絲體。
        

        與通過細胞分裂的“常規(guī)”生長相反，菌絲在其尖端處延伸幾乎無限地(類似于人類神經(jīng)細胞)。結(jié)果，菌絲可能達到幾公里的長度。雖然它們看起來相當溫和，但菌絲是增長的世界冠軍。“直徑為3微米，菌絲每分鐘可以生長超過1微米，”Reinhard Fischer說。“這相當于人類每分鐘厚度增加10厘米。”難怪地球上最大的生物體是真菌：加拿大森林中的蜜蜂真菌直徑為17公里。
        

        對于其他生物來說，這種巨大的增長既是一種祝福，也是一種詛咒。“除了細菌，真菌是有機廢物的最佳回收者。它的成分可以被下一代生物體使用，”Fischer解釋說。此外，真菌在植物的養(yǎng)分吸收中起著重要作用：“對于植物根的每一米，有一公里的共生真菌菌絲為植物提供營養(yǎng)，”微生物學(xué)家補充道。真菌還有助于生產(chǎn)藥物(青霉素，檸檬酸)和食物(奶酪，薩拉米香腸)。另一方面，菌絲是作物和病原體的可怕害蟲。
        

        因此，對于想要研究其正面特性的科學(xué)家以及想要對抗其負面特性的科學(xué)家來說，了解菌絲的生長過程是有意義的。國際研究團隊研究了這些增長過程的工作原理。然而，到目前為止，對增長過程的確切協(xié)調(diào)尚不得而知。
        

        眾所周知，菌絲體不會連續(xù)延伸，而是分階段生長。目前尚不清楚這些增長爆炸是如何發(fā)起和控制的。“由于菌絲僅在尖端延伸，問題是：他們?nèi)绾沃兰舛嗽谀睦?”，費舍爾說。KIT研究人員發(fā)現(xiàn)尖端被某些蛋白質(zhì)標記。所需的建筑材料以囊泡形式供應(yīng)，在長軌道上運行的運動蛋白上有小氣泡。當它們到達尖端時，囊泡附著到細胞壁并與其融合。結(jié)果，細胞延伸。生長階段由菌絲末端的鈣濃度控制。“如果濃度很小，則運輸階段開始。在鈣脈沖的情況下，囊泡與細胞膜合并并釋放其內(nèi)容物。”該細胞壁由幾丁質(zhì)組成，甲殼質(zhì)是制造昆蟲甲殼的材料。
        

        Norio Takeshita說，該團隊通過用熒光蛋白標記細胞信號和轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的關(guān)鍵元素，可視化生長過程。對于活真菌的定量成像，最新的高分辨率光學(xué)熒光顯微鏡方法應(yīng)用于這個跨學(xué)科項目。
        

        科學(xué)家們期望他們的研究結(jié)果將用于農(nóng)業(yè)和臨床領(lǐng)域的殺菌劑開發(fā)以及藥物生產(chǎn)中生物技術(shù)過程的優(yōu)化。
        
			

			
          
        
			
        
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