微生物的秘密語言

社交微生物經(jīng)常優(yōu)先相互作用，有利于共享某些基因的那些微生物。然而，這種被稱為“善意歧視”的行為的基礎(chǔ)往往不清楚。一項新的研究揭示了一種所謂的“綠胡子”系統(tǒng)，它被真菌用來決定它是否應(yīng)該接近附近的新個體并融合它。

這項新研究于4月14日在加州大學(xué)伯克利分校進(jìn)行，并在開放存取期刊PLOS Biology上發(fā)表，該研究表明，絲狀真菌粗糙脈孢菌使用一組高度不同的基因來區(qū)分“自我”和“非自我”。 “一段距離的細(xì)胞，并積極尋找那些受歡迎的細(xì)胞(那些相同的”種類“)。

這種歧視機(jī)制符合一種稱為“綠胡子效應(yīng)”的假設(shè)，這是理查德道金斯創(chuàng)造的一個名稱，用于描述善意歧視演變的模型。根據(jù)這個系統(tǒng)，有機(jī)體必須獲得三件事 - 一種任意的特性(“綠胡子”)，能夠檢測到其他人的綠胡子，以及傾向于優(yōu)先對待這些綠胡子的人。

當(dāng)瘋狂脈孢菌(Neurospora crassa)的遺傳上相同的無性孢子發(fā)芽(稱為幼體)時，它們經(jīng)歷化學(xué)相互作用并最終細(xì)胞融合。“這些基因相同的細(xì)胞經(jīng)歷了對話，交替'傾聽'和'說話'，這對于化學(xué)相互作用至關(guān)重要，”主要作者N. Louise Glass教授說。在這項研究中，研究人員檢查了遺傳上不同的幼體是如何交流的，他們驚訝地發(fā)現(xiàn)N. crassa種群屬于離散的傳播群體。

“似乎所有的菌株都說相同的基本真菌語言，但由于不同的方言，一些菌株無法相互理解，因此無法建立細(xì)胞融合所必需的通訊，”該研究的第一作者Jens Heller博士說。

來自同一通信組的Germlings在化學(xué)上相互吸引，但來自不同通信組的gerbings相互成長，以找到他們自己的通信類型的ger .. 作者隨后在N. crassa群體中發(fā)現(xiàn)了一組特定的高度可變基因(稱為“通信的決定因素”或doc基因)，這些基因介導(dǎo)了通信組的聯(lián)系。

通過分析缺乏doc基因的菌株的通訊頻率或與不同通訊組相關(guān)的doc基因的版本被“交換”，作者表明，doc基因的遺傳差異對于確定“自我”身份是必要且充分的。雖然具有相同doc基因的遺傳上不同的菌株顯示高達(dá)95%的通信頻率，但是在遺傳上相同但僅在其doc基因的版本上不同的菌株以小于10%的頻率進(jìn)行通信。“對于我們來說，看到這種歧視系統(tǒng)的實際效果是多么令人著迷和驚喜，”Jens Heller博士說。這些數(shù)據(jù)表明，doc基因起著“綠胡子”基因的作用，通過積極尋找一種來參與調(diào)解長距離類型識別。

幼體之間的融合為N. crassa帶來健身優(yōu)勢，例如更快速的殖民地建立。Heller博士說：“由于我們知道程序性細(xì)胞死亡可能是由于粗糙的不相容伙伴融合而造成的，因此在遠(yuǎn)處選擇合適的伴侶可能很重要”。該研究的首席研究員格拉斯教授總結(jié)說：“我們的研究結(jié)果揭示了迄今為止在真菌交流中未被充分認(rèn)識的復(fù)雜性。我們只是在這些神秘生物的交流和相互作用方面有所突破。”

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