母鸡塞巴斯蒂安Schornack开始他的研究小组在实验室塞恩斯伯里在剑桥大学在2013年，他被某些植物病原体和有益微生物，帮助植物从土壤中吸取养分之间的相似之处很感兴趣。例如，共生的菌根真菌将称为丛枝菌的分枝结构发送到宿主植物的细胞中，以交换水和矿物质来代替蔗糖等碳水化合物。以类似的方式，丝状真菌和水霉病病原体将指状的吸器延伸到植物细胞中 - 但在这种情况下，帮助入侵者为自己的繁殖吸收营养。

在这两种情况下，植物通过在突出到植物细胞中的结构周围构建膜并且将材料输送到该界面和从该界面输送材料来主动地适应入侵。在Schornack看来，有一些基本的“参与规则”指导这些安排，表明在进化上古老 - 因而可能广泛共享 - 建立和维持植物 - 微生物关系的机制，他想要根除它们。

为了做到这一点，他转向一种致病的原生生物，被称为水霉菌或卵菌，看起来像一个丝状真菌，但细胞壁更像植物的细胞壁。Schornack选择的特殊物种Phytophthora palmivora负责油棕和可可树的破坏性流行病。作为位于诺威奇Sainsbury实验室的Sophien Kamoun实验室的博士后，Schornack发现，除了能够感染一系列作物物种外，还有P. palmivora还可以感染豆科植物的根，开发广泛的丝状过程网络，并将吸收剂传递到植物的细胞中。重要的是，卵菌不会立即杀死，让研究人员有时间研究寄生虫和寄主之间的相互作用。它是探索这种有害的微生物相互作用与植物众所周知的互利共生之间的相似之处的完美病原体。

作为他在新实验室的第一个项目之一，Schornack利用了一套豆科植物突变体，共生受损。他尝试用P. palmivora感染这些植物，并发现了两种同样受到感染的突变体(New Phytol，206：497-500,2015)。Schornack说，“我发现共生和寄生过程之间存在一些重叠但不完全重叠”。

与此同时，他开始探索 P. palmivora感染其他作物的能力，包括烟草，大麦和小麦。他发现，每株植物都能容纳病原体的手指状的吸器。所以他决定尝试与这些开花植物最相关的植物谱系相同的东西：苔类植物，没有叶子或根的苔藓样植物。如果在这组植物中发生了类似的事情，那么就会发现在最早的陆生植物中存在用于适应这种入侵的途径，然后才会从植物王国的其他部分分支出来。

Schornack亲自做了第一次测试。“这是一个星期五下午的实验，”他说。他用一点V8蔬菜汁培养 P. palmivora 一周，然后用冷水淹没盘子以刺激病原体产生游动孢子，卵菌和其他一些微生物用来无性繁殖的精子样细胞。接下来，他使用滴管将富含游动孢子的悬浮液转移到地 钱Marchantia polymorpha的表面。

在这两种情况下，植物都积极地适应入侵。

几天后，他看到了植物坏死的最初迹象，在显微镜下，他可以看到细胞穿透的吸器的发育，这表明，苔藓以与作物物种和豆类相同的方式适应寄生虫的入侵。 。“我很兴奋，”他说。“这表明[地钱和开花植物]的共同祖先已经配备了处理微生物存在于其细胞内的问题。”

Schornack实验室的成员随后对这些发现进行了跟进。最近博士毕业生Carolin Alfs，现在在莱布尼茨植物生物化学研究所，用无数的P. palmivora菌株感染了各种地钱种，每次病原体成功渗透，并在一周内杀死了植物。在感染过程中采取了苔藓的横截面，博士后Philip Carella发现一些haustoria不是简单的指状突起，而是分叉的方式更接近于共生真菌的复杂分支丛枝(PNAS，115：E3846- 55,2018)。

“在菌根和这些病原体之间看起来结构非常相似，” 慕尼黑路德维希马克西米利安大学植物微生物相互作用专家Martin Parniske说道，他与Schornack合作但没有参与这项研究。“这是一个明显的假设，即这些病原体利用共生菌根的适应方案来实现自己的过程。”

深入研究苔藓感染的分子水平，进一步发现了相似之处。具体地，已知在响应于共生渗透时参与细胞周围的囊泡穿梭的所谓的突触融合蛋白在植物乳杆菌感染期间在植物中上调。Schornack和他的团队使用经过改造产生荧光蛋白质的肝脏线，发现syntaxin定位于病原体的吸器。“这些蛋白质不仅在定植过程中产生更多，它们实际上也在相互作用的地方，”Schornack说。

Schornack说，了解这些植物入侵者的相互作用可能有助于研究人员对抗P. palmivora等生物体的感染，但是在研究人员能够说出共生和致病性入侵之间存在多少重叠之前还有很长的路要走。可以确定他仍然寻求的那些共同的参与规则。Schornack指出，即使在这两种情况下确实起作用的基因和蛋白质，例如似乎抵抗共生和致病性入侵的两种突变豆科植物的基因改变，也可能以不同的方式发挥作用。“这仍然在进行中。”

纽约州北部博伊斯汤普森研究所的植物生物学家谢尔盖·伊万诺夫(Sergey Ivanov)认为，在研究人员得出结论认为一些相同的途径是共生和发病机制的基础之前，需要确定更常见的因素。虽然Schornack的工作成功地表明“丝状病原微生物可以感染早期的不同植物，”他说，研究人员需要完成关于突触蛋白和其他潜在重叠因子的作用的“更全面和定量的分析”，以断言病原体是正如Schornack怀疑的那样，正在利用共生过程。

但如果它们是“那将是非常引人注目的，”伊万诺夫说 - “数百万年来，植物为许多不同的微生物保留了同样的计划。