На протяжении многих лет ученые изучали таинственный гриб Arthrobotrys oligospora, который способен охотиться на своих жертв. Процесс трансформации этого мирного гриба в опасного хищника остается загадкой. Однако исследователи из Тайваня и США под руководством молекулярного биолога Хунг-Че Линя из Академии Синика в Тайбэе смогли приоткрыть завесу тайны. Исследование опубликовано в журнале PLOS Biology.
Обычно A. oligospora выживает за счет мертвых органических веществ. Но в условиях недостатка азота он вынужден принимать более радикальные меры для выживания. Этот гриб не единственный представитель своего вида, способный охотиться на добычу. Существует целый ряд ловушек, включая липкие сети, колонны, и сжимающие кольца, которые активируются только при наличии червей вокруг. Режим «Хищник» полностью активируется только тогда, когда гриб чувствует присутствие круглых червей поблизости.
Предыдущие исследования команды Линя позволили определить генетический механизм, благодаря которому гриб способен «уловить запах» феромонов червей. Новое исследование сосредоточено на последующих молекулярных процессах. Было обнаружено, что в момент обнаружения добычи происходит активация репликации ДНК и производства рибосом. Это можно сравнить с подготовкой охотничьего снаряжения.
Затем исследователи отметили увеличение активности генов, ответственных за создание и использование ловушек для поглощения червей.
Среди всех выбранных временных точек мы наблюдали наибольшую дифференциальную экспрессию (как повышающую, так и понижающую регуляцию) через 10 часов после воздействия, что соответствует периоду интенсивного образования ловушек и адгезии между клетками грибов и нематод
— Хунг-Че Линь.
Именно в этот десятичасовой период формируются ловушки и развивается взаимодействие между грибами и червями.
Исследователи также идентифицировали новый класс белков на поверхности ловушек, назвав их «белками, обогащенными ловушками». Эти белки играют решающую роль в привязке ловушки к нематодам. У грибов, у которых эти белки были деактивированы, поймать добычу удалось лишь в 10% случаев, в сравнении с 100% пойманных добычи грибов с неповрежденными ловушками.
Также было выяснено, что другой известный белок, синтаксин, участвует в транспортировке естественного «клея», который выделяется из ловушки и делает ее чрезвычайно липкой. Когда этот белок был удален из грибов, 70% червей смогли избежать мутантных ловушек, в сравнении с почти полной непроницаемостью для дикого типа грибов.
Схватив свою добычу, гриб проникает внутрь червя и переваривает его с помощью специальных нитей, называемых гифами. Таким образом, питательные вещества расщепляются и распределяются по грибу. Исследования показали увеличение активности генов, кодирующих ферменты протеазы, которые играют решающую роль в пищеварении. Эти ферменты разлагают пищу и обеспечивают гриб с необходимыми питательными веществами.
Чтобы полностью понять роль протеазы в пищеварении червей, исследователи провели эксперименты с грибами, в которых данная протеаза была искусственно подавлена. Через двенадцать часов после воздействия обнаружено, что протеазы играют существенную роль в процессе переваривания добычи нематод. У грибов, которым подавляли протеазы, процесс переваривания проходил заметно медленнее и менее эффективно, в сравнении с группой грибов, воздействию на которую не действовал этот фактор.
В ходе другого эксперимента было проведено удаление генов, отвечающих за определенные протеазы. Мутантные грибы все еще могли охотиться и переваривать свою добычу, однако были замечены некоторые дефекты в колонизации гифами трупа червя.
Исследователи подчеркивают роль повышенной репликации, трансляции и секреции ДНК в развитии и эффективности ловушек. Эти новые выводы позволяют лучше понять ключевые процессы, необходимые для успешного хищничества грибов. Ученые продолжают изучать удивительную биологию грибов и находить ответы на вопросы, которые еще остаются без ответа.
