Powszechnie występujący grzyb jest w stanie przekształcić się w groźnego drapieżnika, gdy stanie się głodny. Co ciekawe, ten drapieżny grzyb do polowania na zdobycz, którą są zwykle nicienie, wykorzystuje sprytne pułapki. W nowych badaniach naukowcy opisali niektóre strategie wykorzystywane przez grzyby do łapania ofiar. Rzucili też więcej światła na zmiany molekularne, które im to umożliwiają.
Odkryty jeszcze w XIX wieku Arthrobotrys oligospora nie jest jedynym drapieżnym grzybem na świecie, ale z pewnością jest najpowszechniej występującym. Grzyb nie ma mięśni potrzebnych do walki z przeciwnikiem, dlatego preferuje inne strategie do łapania zdobyczy. Jego ulubioną ofiarą są malutkie nicienie Caenorhabditis elegans.
Arthrobotrys oligospora nie jest wybredny. Rozwija się w wielu środowiskach, przeważnie w glebie, jej górnych warstwach, ale też w odchodach zwierząt czy w sadzawkach. Można go znaleźć także na mocno zanieczyszczonych podłożach. Występuje praktycznie na całym świecie, co pokazuje jego ogromne zdolności adaptacyjne do różnorakich środowisk.
Ale grzyb ten nie odżywia się wyłącznie nicieniami. Czerpie również pokarm z materii organicznej i właściwie to rozkładająca się materia stanowi jego główne źródło pożywienia. Kiedy jednak zapasy stają się niewystarczające, grzyb robi wszystko, co w jego mocy, aby przetrwać i zmienia się w drapieżnika.
Naukowcy wiedzą o zdolnościach łowieckich Arthrobotrys oligospora od lat. W nowych badaniach zespół naukowców z Tajwanu i USA, kierowany przez biologa molekularnego Hung-Che Lin z Academia Sinica w Tajpej, opisał niektóre strategie wykorzystywane przez grzyba do łapania ofiary. Badania te rzuciły też nieco więcej światła na zmiany molekularne, które umożliwiają mu drapieżny tryb życia.
Opis i rezultaty prac ukazały się na łamach pisma „PLOS Biology” (DOI: 10.1371/journal.pbio.3002400).
Grupa naukowców przeprowadziła szereg eksperymentów w laboratorium, dokumentując łowieckie zdolności Arthrobotrys oligospora. Z kolei badania genetycznie ujawniły niektóre molekularne mechanizmy umożliwiające mu polowania.
Grzyb ten jest jednym z kilku, które w razie potrzeby potrafią złapać i skonsumować ofiarę. Ale wchodzi w tryb drapieżnika wyłącznie wtedy, gdy wyczuje w pobliżu nicienie. Tak, grzyb ten potrafi wykryć znajdującą się w pobliżu ofiarę. Kierujący badaniami Lin należał wcześniej do grupy, która odkryła specyficzny szlak genowy zapewniający grzybowi zdolność wyczuwania feromonów nicieni. W nowych badaniach Lin wraz z zespołem śledził, co się dzieje potem.
Gdy Arthrobotrys oligospora wykryje zdobycz, wzrasta replikacja DNA i produkcja rybosomów, co w tym przypadku przypomina trochę mikrobiologiczny odpowiednik rozpoznania i gromadzenia sprzętu w ramach przygotowań do polowania.
W kolejnym etapie badacze zaobserwowali wzrost aktywności genów produkujących białka biorące udział w budowie i obsłudze pułapek. A tych mogą być różne rodzaje. „W zależności od gatunku grzyba powstają różne pułapki, w tym sieci samoprzylepne, różne wypustki czy pierścienie” – piszą autorzy.
Pułapki różnie działają. Na przykład taka sieć samoprzylepna ma za zadanie unieruchomienie ofiary. Ale wspomniane pierścienie działają już inaczej. Grzyb tworzy ze swoich strzępek pierścień czy coś w rodzaju cylindra. Gdy nicień w poszukiwaniu pożywienia wpełźnie w pułapkę, strzępki błyskawicznie zaczynają pobierać wodę z otoczenia, powiększając swoją objętość. Nicień zwyczajnie zostaje uduszony, a następnie strzępki oplatają jego ciało trawiąc go.
Naukowcy w analizach zidentyfikowali nową klasę białek na powierzchni pułapek, którą nazwali TEP (trap enriched proteins). Jak ustalili, ta klasa białek ma kluczowe znaczenie dla zdolności adhezyjnych pułapek. Gdy badacze dezaktywowali TEP, w tkane przez grzyby sieci złapało się jedynie około 10 proc. normalnej zdobyczy.
W przypadku innego, znanego już wcześniej białka, badacze ustalili, że bierze ono udział w transporcie „kleju” do pułapki, czyniąc ją zbyt lepką, aby ofiara mogła się uwolnić. Po usunięciu tego białka z grzybów 70 procent nicieni było w stanie uciec z zastawionych na nie pułapek.
Na etapie konsumpcji nicienia, naukowcy zaobserwowali wzrost aktywności genów kodujących proteazy – grupę enzymów, które mogą rozkładać wiązania peptydowe białek. U człowieka proteazy wytwarzane są w żołądku, trzustce i jelicie cienkim. Gwałtowny wzrost aktywności genów związanych z proteazami sugeruje, że grzyb wykorzystuje te enzymy do trawienia ofiary.
Aby zrozumieć rolę proteaz w trawieniu nicieni, naukowcy podali niektórym grzybom koktajl hamujący ich wytwarzanie. Dwanaście godzin po podaniu koktajlu i ekspozycji grzybów na nicienie było oczywiste, że proteazy rzeczywiście odgrywają znaczącą rolę, szczególnie w szybkości i wydajności trawienia nicieni. U grzybów, którym podano koktajl, trawienie było wyraźnie wolniejsze, niż u grupy kontrolnej.
Źródło: IFLScience, Science Alert, fot. Hung-Che Lin CC-BY 4.0. Na zdjęciu na zielono zaznaczone pułapki zastawione przez Arthrobotrys oligospora.
