|
Организм, который принимает две разные формы жизни
|
|
|
|
Некоторые организмы обладают почти паранормальной способностью принимать одну форму, а затем переключаться на другую. Известный как диморфизм, этот трюк распространен в вымышленных мирах оборотней и оборотнелиц, но благодаря определенному грибку он встречается и в реальной жизни.
|
|
|
|
Многие виды мукоральных грибов способны трансформироваться из дрожжей в мицелий и обратно. В то время как дрожжи являются одноклеточными и размножаются бесполым путем, мицелиальные грибы многоклеточны, имеют множество нитей (или гиф) и могут самовоспроизводиться как половым, так и бесполым путем размножения. Как именно гены этих грибов позволяют им трансформироваться в зависимости от окружающей среды, а затем снова трансформироваться в пределах одного генома, до сих пор было неизвестно. Чтобы выяснить это, группа исследователей наблюдала за несколькими видами Mucorales, такими как Mucor lusitanicus. Оказалось, что сотни семейств генов у этих видов грибов претерпели конвергентную эволюцию.
|
|
|
|
Группы генов, которые претерпевают конвергентную эволюцию, хотя и не связаны друг с другом, развивают сходные черты. То же самое происходит и с целыми организмами. И птицы, и летучие мыши развили способность к полету, несмотря на то, что летучие мыши являются млекопитающими. В то время как различные семейства генов Mucorales выполняют свои собственные функции, их паралоги, или гены, предковая форма которых разделилась на два различных типа, обладают конвергентной адаптацией, позволяющей трансформироваться в дрожжи или мицелий в зависимости от окружающей среды. Исследователи также обнаружили два ранее неизвестных гена, которые контролируют экспрессию семейств диморфных генов. Мутантные формы M. lusitanicus, у которых отсутствовали эти гены, не могли менять форму.
|
|
|
|
|
|
|
“Геномы диморфных слизевиков претерпели существенную адаптацию к диморфному процессу”, - говорится в исследовании, недавно опубликованном в Nature Communications. “Эта адаптация также отражается в выраженных различиях между дрожжевыми и мицелиальными формами, а также в уникальных диморфных характеристиках этих организмов, включая независимость двух морфотипов и обратимые переходы между ними”.
|
|
|
|
Во время морфологического перехода от дрожжей к мицелию или наоборот, паралоги у M. lusitanicus и других диморфных грибов будут работать сообща, координируя свою экспрессию таким образом, чтобы характеристики этой конкретной формы проявлялись одновременно. M. lusitanicus - это дрожжи, работающие за счет ферментативного метаболизма в анаэробных условиях. Как правило, дрожжи процветают при высоком содержании углекислого газа и глюкозы, в то время как мицелию необходим кислород. При воздействии аэробной среды М. lusitanicus превратится в мицелий, который использует окислительный метаболизм, образуя гифы, которые в дальнейшем дифференцируются в более сложные структуры. Аналогичным образом, другие виды Mucorales могут вызывать потенциально смертельную грибковую инфекцию мукормикоз в среде, богатой кислородом.
|
|
|
|
Понимание генов, которые изменяют морфологию грибов рода Mucorales, потенциально может стать основой для более эффективного противогрибкового лечения. Люди с ослабленным иммунитетом, такие как реципиенты трансплантированных органов или люди с такими заболеваниями, как диабет, лейкемия или лимфома, особенно восприимчивы к мукормикозу, но только в том случае, если грибок способен принимать мицелиальную форму. Патогенные грибы имеют преимущество в организме другого организма, потому что они подпитываются обилием питательных веществ и могут легко проникать в ткани с помощью своих гиф. Однако существует один сигнальный путь, который может превратить их в дрожжи — даже в аэробных условиях. При правильном применении против них этот путь может уничтожить инфекцию.
|
|
|
|
Понимание диморфизма грибов может быть полезным во многих областях применения. Создание грибов, сохраняющих ту или иную форму, позволяет использовать специфические свойства, например, дрожжи, используемые для промышленной ферментации. Грибы также могут быть генетически оптимизированы для производства метаболитов. Метаболиты грибов могут быть использованы в антиоксидантных добавках, фармацевтических препаратах (пенициллин может подтвердить это), красителях и промышленных ферментах. Они также обладают свойствами, которые могут помочь во всем - от замедления старения до борьбы с раком.
|
|
|
|
“[Наши] результаты проливают свет на эволюционные стратегии, лежащие в основе диморфизма у Mucorales, обеспечивая основу для будущих исследований его влияния на физиологию, патогенность и филогению грибов”, - сказали исследователи. “Выводы, полученные в результате этого исследования, также являются важной основой для понимания вирулентности слизистых оболочек”.
|
|
|
|
Источник
|
