生物手記

線蟲殺手:寡孢節叢菌與星孢旋桿菌

撰文/阮聖茜、陳啟予
2020-03

生物手記

線蟲殺手:寡孢節叢菌與星孢旋桿菌

撰文/阮聖茜、陳啟予
2020-03

陷阱靜候:寡孢節叢菌的產孢梗矗立在培養基上(1),上端為輪狀排列的孢子,自環節脫落後可以四處傳播,但不具感染線蟲的能力;一旦感知到線蟲分泌物,寡孢節叢菌會開始產生黏著網(2)捕捉經過的線蟲(3),飽餐後留下線蟲殘骸(4)。


我們把一撮土壤置於玉米瓊脂培養基(由玉米粉煮沸後的過濾液添加洋菜粉配製而成,主要營養成份為澱粉),觀察不同真菌從土壤生長擴展至培養基的過程時,經常可以看到線蟲鑽出土壤並在培養基上活動,接著有些培養基上的線蟲會開始不正常地扭動,筋疲力竭後歸於靜止,而後屍體逐漸消失。深入探究,原來牠們遭受天敵真菌的攻擊。


線蟲天敵花招多


做這項實驗是為了探究真菌如何為了生存轉化自身結構及特性來求生,並「吃」到美味的線蟲。而真菌「捕食」線蟲的方式可謂「魔鬼藏在細節裡」。


首先介紹受害者:線蟲,牠無所不在,到戶外隨機掬起一把土壤,只要含有孕育生物的有機質,就有線蟲的身影。線蟲在動物界自成為線蟲動物門,體腔圓形對稱、不分節,亦稱為圓形動物,在海洋、河流及土壤中繁衍族群。包括蛔蟲、蟯蟲、鉤蟲等造成人類疾病的物種,以及根瘤線蟲、葉芽線蟲、穿孔線蟲等造成植物疾病的物種,都是線蟲動物。


地球上的生命總是相生相剋,沒有一種生命沒有天敵,即使是微小的線蟲也不例外,線蟲生存的環境永遠危機四伏,隨時都有不同的微生物虎視眈眈等著獵食。


有些真菌會製作陷阱來捕捉線蟲,它們平時利用有機質維生,偶爾捕捉到線蟲即做為營養補給,其中以寡孢節叢菌(Arthrobotrys oligospora)是最為常見的物種;另外有些真菌用孢子感染線蟲,線蟲是它們為唯一的營養來源,缺少線蟲就無法生存,其中以星孢旋桿菌(Meristacrum asterospermum)的感染機制最為獨特。


天羅地網等線蟲


寡孢節叢菌為腐生真菌,一般以土壤中的有機質為食,而土壤中有機質最主要的來源為植物。為了維持營養均衡,它們也懂得補充蛋白質,但來源為何?寡孢節叢菌會產生特化的黏著網做為陷阱,捕捉線蟲。黏著網由相互串聯的套環狀菌絲組成,突起於基質表面,外層的醣蛋白結構會與線蟲體表的醣類相互嵌合,且不會受到土壤影響而喪失黏性,線蟲一旦誤入陷阱就會成為真菌的可口大餐。


大自然的生物不會做沒有效益的工作,寡孢節叢菌透過線蟲分泌物感知到周圍存在線蟲,才會製作陷阱。一旦線蟲穿腸破肚、營養被消耗殆盡,一切回歸平靜,寡孢節叢菌會繼續以單純的菌絲形式存在環境中。我們可以想像,當線蟲悠閒漫遊時,寡孢節叢菌密集生長在基質上的產孢梗就像環繞四周的樹木美景,殊不知套環的陷阱正等著線蟲上鉤。


為了進一步研究寡孢節叢菌,我們在解剖顯微鏡下以極細的玻璃針挑出單一孢子,以獲得純化無污染的培養菌株。雖然寡孢節叢菌在純化培養基上會產生產孢梗及孢子,卻無法產生捕捉線蟲的黏著網,必須在培養基中添加線蟲,才能誘發黏著網產生。......