Jamur tiram karnivora dapat membunuh cacing gelang dengan ‘gas saraf dalam permen lolipop’

jamur tiram (radang selaput dada) adalah makanan pokok di banyak jenis masakan, dihargai karena rasanya yang lembut dan aroma misterius yang mengisyaratkan adas manis. Jamur berwarna krem ​​ini juga merupakan salah satu dari beberapa spesies jamur karnivora yang memakannya Nematoda (cacing gelang) khususnya. Jamur telah mengembangkan mekanisme baru untuk melumpuhkan dan membunuh mangsa nematoda mereka: racun yang ditemukan di dalam struktur mirip lolipop yang disebut texosis yang, ketika dipancarkan, menyebabkan kematian sel yang meluas pada nematoda dalam beberapa menit. Para ilmuwan sekarang telah mengidentifikasi senyawa organik volatil spesifik yang bertanggung jawab atas efek ini, menurut a daun baru Diterbitkan dalam jurnal Science Advances.

Jamur karnivora seperti jamur tiram memakan nematoda karena makhluk kecil ini melimpah di tanah dan menyediakan sumber protein yang berguna. Spesies yang berbeda telah mengembangkan mekanisme yang berbeda untuk berburu dan memakan mangsanya. Misalnya, Omcyt Mereka adalah organisme mirip jamur yang mengirimkan “sel pemburu” untuk berburu nematoda. Setelah ditemukan, mereka membentuk kista di dekat mulut atau anus cacing gelang dan kemudian menyuntikkan diri ke dalam cacing untuk menyerang organ dalam. Kelompok albicans lain menggunakan sel yang bertindak seperti tombak berburu mangsa, menyuntikkan spora jamur ke dalam cacing untuk menyegel nasibnya.

Jamur lain menghasilkan spora dengan bentuk seperti tongkat atau belati yang menjengkelkan. Nematoda menelan spora yang bersarang di kerongkongan dan berkecambah dengan melubangi usus cacing. Ada struktur lengket seperti cabang yang berfungsi seperti lem super; kerah kematian yang terlepas saat nematoda berenang dan menyuntikkan diri ke dalam cacing; Lebih dari selusin spesies jamur menggunakan umpan yang runtuh dalam waktu kurang dari satu detik, meremas nematoda sampai mati.

Perbesar / Memindai gambar mikroskop elektron (SEM) dari kista beracun P.ostreatus filamen jamur.

Yi Yun Lee

Jamur tiram menghindari perangkap fisik ini demi mekanisme kimiawi. P.ostreatus Inilah yang dikenal sebagai “pemintal kayu” yang menargetkan pohon mati, tetapi kayunya relatif miskin protein. Filamennya yang panjang dan bercabang (disebut filamen) adalah bagian dari ‘jamur’ yang tumbuh di kayu yang membusuk. Hifa ini adalah rumah dari kista racun. Ketika nematoda bertemu dengan kista racun, mereka meledak, dan nematoda biasanya lumpuh dan mati dalam beberapa menit. Setelah mangsanya mati, hifa tumbuh ke dalam tubuh nematoda, melarutkan isinya dan menyedot bubur untuk nutrisi.

Pada tahun 2020, tim ilmuwan di Academia Sinica di Taiwan menguji semua 15 spesies P.ostreatus Dan aku menemukannya Semua 15 dapat menghasilkan tetes beracun saat lapar. Mereka juga menguji 17 spesies nematoda dan menemukan bahwa tidak satupun dari mereka dapat bertahan hidup dari paparan toksin. Rekan penulis Cheng Han Li dan rekannya menyarankan bahwa pelakunya mungkin adalah kalsium yang disimpan di otot hewan, yang ketika dilepaskan sebagai respons terhadap sinyal saraf, menyebabkan otot berkontraksi. Otot rileks saat sinyal saraf mengisi kembali simpanan kalsium.

Untuk menguji hipotesis, tim melakukan percobaan di mana kalsium dalam cacing terlihat, kemudian dilacak responsnya terhadap paparan kista jamur tiram. Mereka menemukan bahwa faring dan otot kepala nematoda beracun dibanjiri dengan kalsium dan mengatakan bahwa kalsium tidak hilang, mengakibatkan kematian sel neuromuskuler yang meluas. Mereka berpendapat bahwa racun tersebut memicu respons awal terhadap kalsium, tetapi kemudian menghalangi mekanisme yang digunakan nematoda untuk mengisi kembali pasokan kalsium mereka.

tapi saya et al. Mereka tidak dapat mengidentifikasi racun spesifik yang bertanggung jawab atas efek tersebut, meskipun mereka mencatat bahwa mekanisme kimia jamur tiram berbeda dari nematisida yang saat ini digunakan untuk mengendalikan populasi nematoda. Untuk studi baru, Li dan rekan penulis menggunakan spektrometer massa kromatografi gas untuk melakukan hal itu. Versi pertama percobaan menguji botol sampel yang hanya berisi media biakan dan manik-manik kaca. Salinan kedua menguji sampel yang berisi vial P.ostreatus yang telah dipelihara selama dua sampai tiga minggu. Salinan ketiga adalah campuran dari dua yang pertama, botol sampel uji yang mengandung kedua kultur P.ostreatus dan manik-manik kaca.

Pelakunya: keton volatil yang disebut 3-oktanon, yang merupakan salah satu dari beberapa senyawa organik volatil (VOC) alami yang digunakan jamur untuk berkomunikasi. 3-octanone juga tampaknya bertindak sebagai mekanisme pembunuhan nematoda yang efektif. Mengekspos empat spesies nematoda ke 3-oktanon menyebabkan masuknya ion kalsium secara besar-besaran (dan fatal) ke dalam sel saraf dan otot. Dosis sangat penting, menurut penulis. Dosis rendah mengusir siput dan siput, tetapi dosis tinggi berakibat fatal. Hal yang sama berlaku untuk nematoda. Konsentrasi tinggi lebih dari 50 persen 3-oktanon diperlukan untuk menyebabkan kelumpuhan yang cepat dan kematian sel yang meluas. Tim juga menyebabkan ribuan mutasi genetik acak pada jamur. Mutan yang tidak mengembangkan kista beracun pada filamennya tidak lagi beracun bagi nematoda Jenis tertentu elegan.

Adapun mengapa jamur mengembangkan mekanisme pembunuhan nematoda yang tidak biasa, penulis berpendapat bahwa itu karena pohon yang mati atau membusuk sangat miskin nitrogen, dan mekanisme ini adalah cara yang baik bagi jamur untuk menutupi kekurangan ini. Kista ini bahkan dapat melayani tujuan defensif. Jenis nematoda tertentu dapat menembus hifa jamur untuk menyedot sitoplasma, sehingga keberadaan kista penghasil gas beracun pada hifa dapat melindungi jamur dari predator tersebut.

DOI: Kemajuan Sains, 2023. 10.1126/sciadv.ade4809 (Tentang DOI).