febrero 6, 2023

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Los hongos ostra carnívoros pueden matar gusanos redondos con ‘gas nervioso en una piruleta’

Acercarse / seta de ostra (pleuresía ostreatus) crecen tranquilamente en el tocón de un árbol en un bosque. ¡Pero cuidado con los nematodos! Estos hongos ostra quieren comerte y han desarrollado un nuevo mecanismo para paralizarte y matarte.

Imágenes de Arterra/Getty

seta de ostra (pleuresía ostreatus) es un alimento básico en muchos tipos de cocina, apreciado por su sabor suave y su aroma que recuerda vagamente al anís. Este hongo de color crema es también una de varias especies de hongos carnívoros que se alimentan de nematodos (gusanos redondos) en particular. Los hongos han desarrollado un nuevo mecanismo para paralizar y matar a sus presas nematodos: una toxina que se encuentra dentro de estructuras parecidas a piruletas llamadas quistes de toxinas que, cuando se emiten, causan una muerte celular generalizada en los nematodos en cuestión de minutos. Los científicos ahora han identificado el compuesto orgánico volátil específico responsable de este efecto, según un nueva hoja Publicado en la revista Science Advances.

Los hongos carnívoros, como los hongos ostra, se alimentan de nematodos porque estas pequeñas criaturas abundan en el suelo y proporcionan una fuente útil de proteínas. Diferentes especies han desarrollado diferentes mecanismos para cazar y consumir sus presas. por ejemplo, omcyts Son organismos similares a hongos que envían “células cazadoras” para cazar nematodos. Una vez encontrados, forman quistes cerca de la boca o el ano del gusano redondo y luego se inyectan en los gusanos para atacar los órganos internos. Otro grupo de albicans utiliza células que actúan como arpones en busca de presas, inyectando esporas de hongos en el gusano para sellar su destino.

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Otros hongos producen esporas con formas irritantes parecidas a palos o dagas. Los nematodos ingieren esporas que se alojan en el esófago y germinan al perforar el intestino del gusano. Hay estructuras pegajosas parecidas a ramas que actúan como superpegamento; collares de la muerte que se desprenden cuando los nematodos nadan y se inyectan en los gusanos; Más de una docena de especies de hongos utilizan señuelos que colapsan en menos de un segundo, exprimiendo a los nematodos hasta la muerte.

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Acercarse / Imagen de microscopía electrónica de barrido (SEM) de quistes tóxicos P. ostreatus filamento fúngico.

Yi Yun Lee

Los hongos ostra evitan estas trampas físicas a favor de un mecanismo químico. P. ostreatus Es lo que se conoce como “hilandero de madera” que se dirige a los árboles muertos, pero la madera es relativamente pobre en proteínas. Sus largos filamentos ramificados (llamados filamentos) son parte del ‘hongo’ que crece en la madera podrida. Esta hifa es el hogar de los quistes venenosos. Cuando los nematodos se encuentran con quistes tóxicos, los quistes revientan y los nematodos generalmente se paralizan y mueren en cuestión de minutos. Una vez que la presa está muerta, las hifas crecen en los cuerpos de los nematodos, disolviendo el contenido y absorbiendo los nutrientes.

En 2020, un equipo de científicos de la Academia Sinica en Taiwán probó las 15 especies. P. ostreatus Y Lo encontré Los 15 pueden producir gotas tóxicas cuando tienes hambre. También probaron 17 especies de nematodos y descubrieron que ninguno de ellos podía sobrevivir a la exposición a la toxina. El coautor Cheng Han Li y sus colegas sugirieron que el culpable podría ser el calcio almacenado en los músculos de los animales que, cuando se libera en respuesta a las señales nerviosas, hace que los músculos se contraigan. Los músculos se relajan cuando las señales nerviosas recargan las reservas de calcio.

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Para probar la hipótesis, el equipo realizó experimentos en los que el calcio en los gusanos era visible y luego rastreó la respuesta a la exposición a los quistes de hongos ostra. Descubrieron que los músculos faríngeos y de la cabeza del nematodo tóxico estaban inundados de calcio y que el calcio no desaparecía, lo que provocaba una muerte celular neuromuscular generalizada. Sugirieron que el veneno desencadena la respuesta inicial al calcio, pero luego bloquea el mecanismo por el cual los nematodos reponen su suministro de calcio.

La onda de calcio mitocondrial se propaga a través del tejido estromal después del contacto P. ostreatusCrédito: Ching Han Lee

pero yo y otros. No pudieron identificar las toxinas específicas responsables del efecto, aunque notaron que el mecanismo químico del hongo ostra era diferente de los nematicidas que se usan actualmente para controlar las poblaciones de nematodos. Para el nuevo estudio, Li y los coautores utilizaron un espectrómetro de masas de cromatografía de gases para hacer precisamente eso. La primera versión del experimento probó un vial de muestra que contenía solo medio de cultivo y perlas de vidrio. Una segunda copia analizó una muestra que contenía un vial. P. ostreatus que han sido criados durante dos o tres semanas. La tercera copia era una mezcla de las dos primeras, viales de muestra de prueba que contenían ambos cultivos. P. ostreatus y perlas de vidrio.

El culpable: una cetona volátil llamada 3-octanona, que es uno de varios compuestos orgánicos volátiles (COV) que se producen de forma natural y que los hongos utilizan para comunicarse. La 3-octanona también parece actuar como un mecanismo efectivo para matar nematodos. La exposición de cuatro especies de nematodos a 3-octanona provocó una entrada masiva (y fatal) de iones de calcio en las células nerviosas y musculares. La dosificación es fundamental, según los autores. Las dosis bajas repelen babosas y caracoles, pero las dosis altas son fatales. Lo mismo se aplica a los nematodos. Se requiere una alta concentración de más del 50 por ciento de 3-octanona para causar parálisis rápida y muerte celular generalizada. El equipo también provocó miles de mutaciones genéticas aleatorias en el hongo. Aquellos mutantes que no desarrollaron quistes tóxicos en sus filamentos ya no eran tóxicos para los nematodos. Ciertos tipos son elegantes..

En cuanto a por qué los hongos desarrollan un mecanismo tan inusual para matar nematodos, los autores sugieren que se debe a que los árboles moribundos o podridos son particularmente pobres en nitrógeno, y este mecanismo es una buena manera para que los hongos compensen esta deficiencia. Estos quistes pueden incluso tener un propósito defensivo. Ciertos tipos de nematodos pueden perforar las hifas fúngicas para succionar el citoplasma, por lo que la presencia de quistes que emiten gases tóxicos en las hifas podría proteger a los hongos de tales depredadores.

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DOI: Avances científicos, 2023. 10.1126/sciadv.ade4809 (Acerca de los DOI).