真菌趣谈

真菌寄生,蚂蚁变“僵尸”

在巴西的热带丛林,如果你能找到离地面刚好25厘米的一片叶子,你就可能会在叶子背面发现一只外出觅食的木匠蚁——它的下颚紧紧锁住叶片中央最粗的那根脉络,但它早已死去,而凶手是可怕的偏侧蛇虫草菌——一种能操控宿主的寄生真菌。

偏侧蛇虫草菌通过寄生蚂蚁完成繁殖。

木匠蚁一般生活在树冠上层,平时只有觅食的工蚁会外出。当它们在林地上爬行时,身体可能会沾上偏侧蛇虫草菌的孢子。孢子释放酶来破坏木匠蚁的外骨骼,从而进入木匠蚁体内。当环境条件合适时,孢子萌发并生长,不但消耗木匠蚁身体内的养分,还影响木匠蚁的行为。

感染孢子两天后,木匠蚁会独自离开位于树冠的蚁巢。它在爬行过程中全身抽搐,很容易从树干、树枝上跌落到地面。接下来,它们会爬到一个温度和湿度非常适合偏侧蛇虫草菌生存的高度——一般是离地面25厘米的小草叶片上,并用下颚紧紧咬住中央叶脉,一直吊在叶片上,直到死去。木匠蚁死后,下颚肌肉会迅速萎缩,下颚随之嵌入叶脉更深处,这样一来木匠蚁更难以掉落。

偏侧蛇虫草菌丝会长成一根长长的菌杆,刺破木匠蚁的头,伸到外部,并长成一个球状囊。球状囊会朝自己下方释放新的孢子,并在林地上逐渐形成一个面积约为1平方米的感染区。经过这片区域的其他蚂蚁一旦沾上这些散落的孢子,就会成为真菌的新宿主。

真菌如何操控蚂蚁?

偏侧蛇虫草菌是如何控制蚂蚁的?为了解答这个问题,科学家决定借助计算机模型。他们把受感染的蚂蚁切成许多每个仅厚50纳米(仅相当于人类头发丝直径的1/1000)的切片,用计算机扫描,建立感染蚁的三维模型,并在模型中标注哪些是蚂蚁组织,哪些是真菌组织。

真菌菌丝直接控制蚂蚁肌肉。被真菌寄生的蛇。

三维模型揭开了大部分谜团:偏侧蛇虫草菌孢子在进入蚂蚁身体后先是各自行动,移动到感染蚁的胸、腹和足;然后,孢子长出短管,通过短管彼此连接在一起,并通过短管交换信息和养分,形成几乎遍布蚂蚁全身的真菌网络;此时蚂蚁几乎只有外骨骼是自己的,内部已经成为真菌的世界。

奇怪的是,偏侧蛇虫草菌只包围蚂蚁的大脑外侧,没有进一步侵占大脑。科学家猜测,这可能是真菌为了让蚂蚁能够活着爬到真菌想去的地方。偏侧蛇虫草菌会破坏蚂蚁控制肌肉的神经元,切断蚂蚁大脑和肌肉的联系,同时通过释放特殊物质,直接控制肌肉收缩和舒张。这便是这种真菌控制蚂蚁的原理。

还有一些真菌甚至能改变蛇的行为。2019年,美国加州某地居民在当地公路边发现一条很怪异的加州王蛇,其鳞片严重变形,眼球白浊,头部肿胀,身躯消瘦。它在被送到野生动物救助站后不久死去。科学家通过解剖发现,这条蛇被一种真菌感染。这种真菌生活在土壤中,可以通过蛇身上的伤口感染蛇。被感染的蛇会表现出异常行为,例如平时喜欢躲藏的蛇竟然长时间待在空旷地区,还会主动前往温度不适宜自己生存而是适宜真菌繁殖的区域。科学家猜测,这些异常行为表明蛇正在受真菌操控。

真菌和植物的攻防战

野外植物时刻承受着来自真菌和细菌等微生物的进攻。以真菌为例,它们的孢子会随空气附着在叶片上。叶片表面有帮助植物吸收二氧化碳、排出氧气和水的气孔。有时,真菌孢子能够通过气孔侵入植物内部,从植物内部萌发并吸取植物的营养。

但植物有一套专门针对真菌的防御策略。真菌的细胞壁中含有几丁质(一种多糖),而植物细胞壁中没有。位于植物气孔两侧的保卫细胞可以改变气孔的张开程度,也可以将气孔完全关闭。在真菌攻击植物时,植物体内的几丁质酶会将真菌细胞中的几丁质拆解为分子链更短的几丁质寡糖。植物中的保卫细胞一旦探测到几丁质寡糖,就会关闭气孔,阻止真菌孢子进入。

真菌入侵植物细胞。

但真菌孢子并不會乖乖撤退,而是会释放几丁质脱乙酰酶。在这种酶的作用下,几丁质寡糖摇身一变成了壳寡糖。壳寡糖不会引发植物保卫细胞关闭气孔,真菌因此也就能继续侵入植物细胞。

真菌也会感染人

真菌也会感染人,脚气、头皮屑和灰指甲是最常见的真菌感染疾病,全世界约有17亿人受这些疾病影响。真菌也会入侵口腔等有黏膜组织的器官。一些孩子口腔中的白色鹅口疮,就是一种名为念珠菌的真菌感染造成的。

在患者肺部生长的真菌球。

除了攻擊人体的表层组织,有些真菌也会进入人体,攻击人体器官。2019年,美国多地出现感染耳念珠菌的病例,确诊数量超过600例,其中半数确诊患者在90天内死亡。耳念珠菌的攻击目标位置一般为肺部,其抗药性很强,感染后的死亡率也很高,一度被称为“超级真菌”。奇怪的是,目前还没有在自然条件下发现耳念珠菌的报告,因此科学家猜测,这是一种近年来才进化出来的专门以人体为攻击对象的新型真菌。不过,耳念珠菌只能感染免疫力低下的人。

超级真菌能够感染的人体组织和器官。

曲霉菌是另一种会侵入人体的真菌。2013年,一名意大利农民在忍受长达一年的反复咳嗽和发烧后,前往医院检查。医生在他的肺部发现了一个直径达7.6厘米的真菌球。经检验,该男子肺部感染的是曲霉菌,但如此巨大的真菌球却十分罕见。曲霉菌通过人体呼吸道进入肺部,在肺中制造一个空腔,并在其中生长。切除了部分受感染肺叶并休养一段时间后,该男子康复。

2015年,美国科学家在分析了来自1200个住宅门框上的灰尘样本后发现,平均每户的灰尘中含有2000多种真菌。家中的真菌大部分来源于户外,它们会附着在人身上而被带进家中,但其中大部分无害。

真菌让食物更适口

距今9000年前,在今天河南省漯河市贾湖村所在地的古人类利用酵母菌(真菌的一类)酿造出了人类历史上第一种酒。

用于制作面包的烘焙酵母也是真菌,最早可追溯到古埃及。古埃及人用于制作食物的小麦属于二粒小麦(4倍体),其制成的面食口感比今天6倍体小麦制成的面食差。而酵母则能让面食变得更松软,因此古埃及人发现了其用途。

在用黄豆生产酱油过程中使用的黄豆曲,其实是名为米曲霉菌的真菌。米曲霉菌在发酵过程中将黄豆中的蛋白质降解为氨基酸,其中就包括谷氨酸等具有鲜味的氨基酸。日本人用米曲霉菌发酵稻米,制成酒精度在12°左右的低度酒——清酒。

古埃及人已经利用酵母菌制作面包。

国人的下饭神器之一——腐乳,是豆腐经过根霉或毛霉发酵后形成的.这两种霉也属真菌。因此,腐乳属于真菌类发酵食品。一般认为,用毛霉制作的腐乳品质更佳。毛霉最适宜的繁殖温度是15℃,在毛霉菌的发酵作用下,豆腐中的蛋白质被分解为多种氨基酸,为腐乳增加鲜味。同时,毛霉中的脂肪酶将豆腐中的脂肪颗粒水解为甘油和脂肪酸,使得腐乳口感细腻。

口蘑好吃,野生菌莫碰

作为人们最熟悉的食用菌——蘑菇,也是真菌。很早以前,内蒙古草原上生长着一种白蘑菇,而那里的牧民在宰杀牛羊后会将血和一部分内脏直接倒在草地上。久而久之。牧民们发现倒牛羊血的草地上不但更容易长出白蘑菇,而且味道也比其他地方长出的白蘑菇好。后来,这种美味蘑菇主要经张家口销往中原,因此得名口蘑。

云南是我国食用菌资源最丰富的地区,那里最为人称道的食用菌有黑松露、松茸、羊肚菌、牛肝菌、鸡枞菌等等。但食用野生菌有可能会导致中毒。例如,在云南,有一种名为见手青的真菌就是有毒真菌之一,人食用后大脑和肝脏会遭到破坏;其得名是因为它被撕开后的断面遇到空气会立刻由浅色转为青色。见手青有致幻作用,比如让食客感觉自己看到许多小人。其他野生毒菌还有许多,而且它们的外表或外形看上去还十分鲜艳、美丽,因而采食野生菌时一定要注意,切不能乱采、乱食!

版权声明:三分钟阅读 发表于 2021年10月31日 下午8:38。
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