Cogumelos ostra carnívoros podem matar lombrigas com ‘gás nervoso em um pirulito’

cogumelo ostra (pleurisia ostreatus) são essenciais em muitos tipos de cozinha, valorizados por seus sabores suaves e aroma misterioso que lembra o anis. Este cogumelo de cor creme é também uma das várias espécies de fungos carnívoros que se alimentam de Nematódeos (lombrigas) em particular. Os cogumelos desenvolveram um novo mecanismo para paralisar e matar suas presas nematóides: uma toxina encontrada dentro de estruturas semelhantes a pirulitos chamadas toxossomas que, quando emitidas, causam morte celular generalizada em nematóides em minutos. Os cientistas já identificaram o composto orgânico volátil específico responsável por esse efeito, de acordo com nova folha Publicado na revista Science Advances.

Fungos carnívoros, como cogumelos ostra, alimentam-se de nematóides porque essas pequenas criaturas são abundantes no solo e fornecem uma fonte útil de proteína. Diferentes espécies desenvolveram diferentes mecanismos para caçar e consumir suas presas. por exemplo, Omcyts Eles são organismos semelhantes a fungos que enviam “células caçadoras” para caçar nematóides. Uma vez encontrados, eles formam cistos perto da boca ou ânus da lombriga e então se injetam nos vermes para atacar os órgãos internos. Outro grupo de albicans usa células que agem como arpões em busca de presas, injetando esporos de fungos no verme para selar seu destino.

Outros fungos produzem esporos com formato irritante de bastão ou adaga. Os nematoides ingerem esporos que se alojam no esôfago e germinam perfurando o intestino do verme. Existem estruturas pegajosas semelhantes a galhos que agem como supercola; colares da morte que se desprendem quando os nematóides nadam e se injetam nos vermes; Mais de uma dúzia de espécies de fungos usam iscas que colapsam em menos de um segundo, espremendo os nematóides até a morte.

Mais Zoom / Imagem de microscopia eletrônica de varredura (MEV) de cistos tóxicos P. ostreatus filamento fúngico.

Yi Yun Lee

Os cogumelos ostra evitam essas armadilhas físicas em favor de um mecanismo químico. P. ostreatus É o que é conhecido como “fiandeiro de madeira” que visa árvores mortas, mas a madeira é relativamente pobre em proteínas. Seus filamentos longos e ramificados (chamados filamentos) fazem parte do ‘cogumelo’ que cresce na madeira podre. Esta hifa é a casa dos cistos venenosos. Quando os nematóides encontram os cistos de veneno, eles estouram e os nematóides geralmente ficam paralisados ​​e morrem em minutos. Uma vez que a presa está morta, as hifas crescem nos corpos dos nematóides, dissolvendo o conteúdo e sugando o lodo em busca de nutrientes.

Em 2020, uma equipe de cientistas da Academia Sinica em Taiwan testou todas as 15 espécies P. ostreatus E encontrei Todos os 15 podem produzir gotas tóxicas quando estão com fome. Eles também testaram 17 espécies de nematóides e descobriram que nenhuma delas poderia sobreviver à exposição à toxina. O co-autor Cheng Han Li e seus colegas sugeriram que o culpado pode ser o cálcio armazenado nos músculos dos animais, que, quando liberado em resposta a sinais nervosos, faz com que os músculos se contraiam. Os músculos relaxam quando os sinais nervosos reabastecem os estoques de cálcio.

Para testar a hipótese, a equipe realizou experimentos em que o cálcio nos vermes era visível e, em seguida, acompanhou a resposta à exposição a cistos de cogumelo ostra. Eles descobriram que os músculos da faringe e da cabeça do nematóide envenenado foram inundados com cálcio e disseram que o cálcio não desapareceu, resultando em morte celular neuromuscular generalizada. Eles sugeriram que o veneno desencadeia a resposta inicial ao cálcio, mas depois bloqueia o mecanismo pelo qual os nematóides reabastecem seu suprimento de cálcio.

mas eu e outros. Eles não conseguiram identificar as toxinas específicas responsáveis ​​pelo efeito, embora tenham notado que o mecanismo químico do cogumelo ostra era diferente dos nematicidas atualmente usados ​​para controlar as populações de nematóides. Para o novo estudo, Li e os co-autores usaram um espectrômetro de massa de cromatografia gasosa para fazer exatamente isso. A primeira versão do experimento testou um frasco de amostra contendo apenas meio de cultura e esferas de vidro. Uma segunda cópia testou uma amostra contendo um frasco P. ostreatus que foram criados por duas a três semanas. A terceira cópia era uma mistura das duas primeiras, frascos de amostras de teste contendo ambas as culturas P. ostreatus e contas de vidro.

O culpado: uma cetona volátil chamada 3-octanona, que é um dos vários compostos orgânicos voláteis (VOCs) de ocorrência natural que os fungos usam para se comunicar. A 3-octanona também parece atuar como um mecanismo eficaz de eliminação de nematóides. A exposição de quatro espécies de nematóides à 3-octanona causou um influxo maciço (e fatal) de íons de cálcio nas células nervosas e musculares. A dosagem é crítica, de acordo com os autores. Doses baixas repelem lesmas e caracóis, mas doses altas são fatais. O mesmo se aplica aos nematóides. Uma alta concentração de mais de 50% de 3-octanona é necessária para causar paralisia rápida e morte celular generalizada. A equipe também causou milhares de mutações genéticas aleatórias no fungo. Aqueles mutantes que não desenvolveram cistos tóxicos em seus filamentos não eram mais tóxicos para os nematóides Certos tipos são elegantes.

Quanto ao motivo pelo qual os cogumelos desenvolvem um mecanismo tão incomum de matar nematóides, os autores sugerem que é porque as árvores que morrem ou apodrecem são particularmente pobres em nitrogênio, e esse mecanismo é uma boa maneira de os cogumelos compensarem essa deficiência. Esses cistos podem até servir a um propósito defensivo. Certos tipos de nematóides podem perfurar hifas fúngicas para sugar o citoplasma, de modo que a presença de cistos emissores de gás tóxico nas hifas poderia proteger os fungos de tais predadores.

DOI: Avanços da Ciência, 2023. 10.1126/sciadv.ade4809 (Sobre DOIs).