真菌解码的生长机制

真菌生长的管状细胞延伸数公里。增长只发生在尖端。卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究人员现在已经发现了这是如何工作的：建筑材料通过真菌细胞在轨道上运输并在其最外端使用。细胞末端的钙浓度定义何时发生这种情况。这是由美国国家科学院院刊(PNAS)的科学家们报道的。

虽然无所不在，真菌被人类认为是最神秘的生物。直到20世纪后期，由于久坐不动的生活方式，鸡油菌和大量的角被认为是植物。今天，众所周知，真菌形成了自己的帝国，与动物的帝国更接近。专家们认为，有多达500万种真菌，比植物或昆虫多得多。大多数真菌都是菌丝。他们的丝状细胞在地面形成精细，非常大的网络。这些菌丝体形成真菌，而通常称为真菌的帽子仅代表子实体。应用生物科学研究所(IAB)的Reinhard Fischer教授，应用物理研究所(APH)的Gerd Ulrich Nienhaus教授和刚刚在日本筑波大学接受教授职位的Norio Takeshita教授和他们的团队研究了菌丝是怎样的通过微观小尖端的无限延伸生长并形成部分巨大的菌丝体。

与通过细胞分裂的“常规”生长相反，菌丝在其尖端处延伸几乎无限地(类似于人类神经细胞)。结果，菌丝可能达到几公里的长度。虽然它们看起来相当温和，但菌丝是增长的世界冠军。“直径为3微米，菌丝每分钟可以生长超过1微米，”Reinhard Fischer说。“这相当于人类每分钟厚度增加10厘米。”难怪地球上最大的生物体是真菌：加拿大森林中的蜜蜂真菌直径为17公里。

对于其他生物来说，这种巨大的增长既是一种祝福，也是一种诅咒。“除了细菌，真菌是有机废物的最佳回收者。它的成分可以被下一代生物体使用，”Fischer解释说。此外，真菌在植物的养分吸收中起着重要作用：“对于植物根的每一米，有一公里的共生真菌菌丝为植物提供营养，”微生物学家补充道。真菌还有助于生产药物(青霉素，柠檬酸)和食物(奶酪，萨拉米香肠)。另一方面，菌丝是作物和病原体的可怕害虫。

因此，对于想要研究其正面特性的科学家以及想要对抗其负面特性的科学家来说，了解菌丝的生长过程是有意义的。国际研究团队研究了这些增长过程的工作原理。然而，到目前为止，对增长过程的确切协调尚不得而知。

众所周知，菌丝体不会连续延伸，而是分阶段生长。目前尚不清楚这些增长爆炸是如何发起和控制的。“由于菌丝仅在尖端延伸，问题是：他们如何知道尖端在哪里?”，费舍尔说。KIT研究人员发现尖端被某些蛋白质标记。所需的建筑材料以囊泡形式供应，在长轨道上运行的运动蛋白上有小气泡。当它们到达尖端时，囊泡附着到细胞壁并与其融合。结果，细胞延伸。生长阶段由菌丝末端的钙浓度控制。“如果浓度很小，则运输阶段开始。在钙脉冲的情况下，囊泡与细胞膜合并并释放其内容物。”该细胞壁由几丁质组成，甲壳质是制造昆虫甲壳的材料。

Norio Takeshita说，该团队通过用荧光蛋白标记细胞信号和转运系统的关键元素，可视化生长过程。对于活真菌的定量成像，最新的高分辨率光学荧光显微镜方法应用于这个跨学科项目。

科学家们期望他们的研究结果将用于农业和临床领域的杀菌剂开发以及药物生产中生物技术过程的优化。

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。