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为探究真菌细胞融合及种间交流机制，研究人员以粗糙脉孢菌（Neurospora crassa）等为对象，研究发现融合细胞通过特殊信号机制对话，该机制在多种真菌中保守且介导种间互作，影响病原菌发育和致病性，为理解真菌生态功能提供新思路。
在奇妙的微观世界里，真菌如同隐藏的 “神秘大军”，无处不在。它们在生态系统中扮演着至关重要的角色，既是分解者，参与物质循环；又与植物共生，助力植物生长。然而，有些真菌也摇身一变成为 “敌人”，成为危害植物、动物乃至人类健康的病原菌。尽管真菌如此重要，但无论是在大众的认知中，还是在科学研究领域，它们都长期被忽视。
真菌作为独特的真核生物界，有着与众不同的生长和发育策略。就拿丝状真菌来说，它们的菌落由多核丝状菌丝交织而成，形成一个庞大的网络，称为菌丝体（mycelium）。在许多丝状真菌中，孢子形成新菌落时，会相互识别、靠近并融合，这种融合过程被称为萌发细胞融合（germling fusion） ，之后菌丝在生长过程中还会通过侧枝融合进一步交联，以实现营养物质和细胞器的高效分配。但这背后隐藏的细胞间交流机制，却一直是个谜。
为了揭开这个谜团，德国布伦瑞克工业大学（Technische Universit?t Braunschweig）遗传研究所的 J. Sofie Friedrich、Natascha Rotermund、Lina Strzelczyk 和 André Flei?ner 等研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《BIOspektrum》上，为我们打开了了解真菌细胞间交流的新窗口。
研究人员主要采用了分子遗传学和细胞生物学分析方法。在研究过程中，他们对多种丝状真菌进行观察和实验，通过标记相关蛋白，实时监测细胞融合过程中蛋白的动态变化，以此来探究细胞间交流的机制。
融合细胞的特殊信号机制
研究发现，在萌发细胞融合和菌丝融合过程中，两个融合细胞采用了一种不同寻常的信号机制。它们如同配合默契的 “舞者”，在信号发送和接收上高度协调，交替进行，从而建立起一种细胞间对话。这一过程的典型特征是，在相互作用的细胞尖端的质膜上，蛋白质复合物会交替振荡形成。
以粗糙脉孢菌为例，在细胞融合过程中，一个细胞的丝裂原活化蛋白激酶模块（MAP-Kinase-Modul，MAK-2）会招募到膜上，与此同时，另一个细胞尖端则会积累真菌特异性的 SO 蛋白。大约 4 - 5 分钟后，两者的角色互换，第一个细胞积累 SO 蛋白，第二个细胞的 MAK-2 模块在膜上积累。这两种复合物都是一个信号网络的组成部分，该网络将高度保守的真核生物信号通路与真菌特异性因子联系起来，其主要作用是识别准备融合的相邻细胞，并引导它们的生长方向。虽然目前已知有超过 50 种蛋白质参与粗糙脉孢菌的细胞融合，但具体的信号和相应受体仍未明确。不过数学模型显示，这种细胞对话机制使细胞仅通过一对信号 / 受体就能进行交流。
细胞间交流跨越物种界限
研究人员想知道这种细胞间交流信号是否在不同真菌物种间保守，于是他们将粗糙脉孢菌和灰葡萄孢（Botrytis cinerea）的孢子混合培养。结果发现，这两种真菌的萌发细胞常常相互作用，定向生长并接触。这表明它们之间似乎存在一种共同信号，尽管没有观察到成功的融合，但这种种间相互作用也是由细胞对话机制介导的，并且涉及信号成分的振荡、交替膜招募。
值得注意的是，这两种真菌在进化上的距离相当于人类和鱼类之间的距离，然而它们细胞间的协调却如此显著。这一结果暗示，融合的特异性可能不是由信号和受体的变化产生的，而是由后续屏障机制的发展导致的。
此外，研究人员还发现了一个有趣的现象。灰葡萄孢的孢子具有特殊性质，在亲水性培养基上会融合，而在疏水性植物表面则形成感染结构。但当粗糙脉孢菌存在时，灰葡萄孢在植物表面也会发生融合，并且致病性降低。这一意外发现引发了新的问题：种间真菌相互作用在自然界中究竟扮演着怎样的角色？
研究结论与意义
这项研究揭示了丝状真菌细胞融合过程中独特的信号机制，并且发现这种细胞间对话机制在不同真菌物种间是保守的，还能介导种间相互作用。这不仅为我们理解真菌的生长发育和种间关系提供了新的视角，也让我们意识到微生物群落中不同物种间相互影响的复杂性。
在自然界中，真菌很少单独存在，它们常常与其他生物共同生活在复杂的生态系统中。研究表明不同真菌物种能够相互影响发育决策，这对于理解微生物群落在自然生态系统中的角色和功能有着深远意义。同时，这也凸显出我们对真菌生物学的了解还十分有限，迫切需要对这一重要但长期被忽视的生物群体进行更深入的研究。通过深入研究真菌细胞间交流机制，未来或许能够开发出更有效的方法来控制植物病原菌，保护农作物；或者利用有益真菌促进植物生长，改善生态环境，为农业和生态领域的发展提供新的思路和方向。
