科技日報記者?張夢然
科學家在真菌的進化中發(fā)現(xiàn)了一個“臨界點”，該臨界點會抑制真菌生長并塑造其形狀。相關論文發(fā)表在《細胞報告》雜志上，研究結(jié)果表明，環(huán)境因素的微小變化可導致進化結(jié)果的巨大變化。
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菌絲的適應性景觀表明，自然形狀受到臨界點的限制。
圖源：馬克西姆·奧海爾韋
真菌是自然界偉大的轉(zhuǎn)化者。它們在森林地面上等待，以倒下的樹木和秋天的樹葉為食，將這些植物必需的營養(yǎng)物質(zhì)釋放回地球。真菌也有地下根，稱為菌絲體。菌絲體由數(shù)千根相互連接的微小指狀細胞（稱為菌絲）組成，這些細胞生長成巨大的網(wǎng)絡。
菌絲體
圖源：馬克西姆·奧海爾韋
菌絲的形狀各不相同。為了解菌絲形狀不同的原因，研究團隊首先采用基于物理的膨脹尖端生長模型，來確定菌絲的所有可能形狀。接著檢查了不同形狀菌絲的生長速度，以創(chuàng)建菌絲的適應性景觀。適應性景觀就像一張可視化的有機體進化地形圖，一個物種只有在新的突變降低其適應度時（即處于適應度峰值時），才會在進化上停止“來回地試探”。
團隊發(fā)現(xiàn)，菌絲的適應景觀包含一個“懸崖或臨界點”，這成為進化的障礙，強烈限制了菌絲的形狀。因此，他們預測形狀接近臨界點邊緣的菌絲，特別容易受到小的環(huán)境、化學或遺傳變化的影響。
測試顯示，其中一種化學物質(zhì)可降低菌絲內(nèi)壓力，另一種來自海綿的化學物質(zhì)可遏制菌絲將細胞成分輸送到細胞尖端的能力。兩種處理方法都產(chǎn)生了同樣顯著的效果：菌絲伸長得更慢，并且形成了自然界中未發(fā)現(xiàn)的奇怪的小塊形狀。
研究人員認為，測試結(jié)果對于理解許多生態(tài)和進化系統(tǒng)具有重要意義。這一發(fā)現(xiàn)還可通過識別與進化臨界點相關的生長脆弱性，幫助開發(fā)針對致病真菌的新型抗菌藥物。
總編輯圈點：
真菌獨立于動物、植物和其他真核生物，自成一界。菌絲則是真菌的結(jié)構(gòu)單位。我們認為菌絲基本上都是條狀的，但實際上菌絲形態(tài)各異：有些具有圓圓的頭部，另一些則尖尖的。這都不妨礙它們“定位”并消耗土壤中的養(yǎng)分。研究團隊此次結(jié)合理論和實驗來研究自然界中的真菌和水霉菌。令人驚訝的是，自然界中發(fā)現(xiàn)的實際菌絲形狀，僅呈現(xiàn)了其可能形狀的一小部分，而這一奧妙，實際上和進化與環(huán)境都息息相關。
