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wzatv:【j2开奖】六千万年前的农民 —— 真菌培植蚁 | 青言物语(3)

时间:2016-09-28 22:51来源:天下彩论坛 作者:j2开奖直播 点击:
地球时间23时49分,也就是兼职农民——低等真菌培植蚁低效劳作3000万年以后的始新世(3500万年前),一株自由生长的真菌菌株发生剧烈的基因组重排,完

  地球时间23时49分,也就是兼职农民——低等真菌培植蚁低效劳作3000万年以后的始新世(3500万年前),一株自由生长的真菌菌株发生剧烈的基因组重排,完全丧失了自由独立生长的能力。专职农民——亚高等真菌培植蚁(generalized higher agricultural ants)产生了,而他们的驯化作物正是这些丧失了独立生长能力的真菌。

  在真菌培植蚁从低等到亚高等演化的同时,真菌的核基因组发生了多倍化。核基因组的多倍化显著提高真菌的产率,同时也可能是导致该真菌失去独立生存能力的原因之一。巧合的是,核基因组的多倍化也是人类驯化作物普遍存在的现象,比如小麦、土豆、苹果等。而且不同的亚高等真菌培植蚁拥有不同的培植真菌。这一点在蚂蚁和真菌的物种系统发育关系树上清晰地呈现出来:不同的真菌培植蚁与其培植的真菌一一对应、共同演化。

  真菌与蚂蚁之间发生不可逆的演变,彼此建立了互利共生关系。捡落叶、拾残花、集木屑、拖尸体,专职农民仔细为各自的真菌提供针对性的腐食培养基,收获更多的粮食。

  切叶蚁

  —— 崛起壮大的农业专家

  地球时间23时51分,专职农民——亚高等真菌培植蚁劳作1000万年后的渐新世(2500万年前),地球各个大陆板块进一步分离,被子植物在全球扩张,而热带阔叶林退缩到赤道附近,热带雨林中的农业专家——切叶蚁和巨大的农业城市也在此时出现并发展至今。

  在被子植物繁盛的时代,切叶蚁逐渐用新鲜植物替代腐物作为真菌的培养基。它们采集叶片运回巢内,再切割、咀嚼作为真菌农场的土壤。降解新鲜植物来培养真菌是真菌培植蚁演化的一大飞跃。新鲜叶片菌床为真菌提供洁净稳定的环境,确保稳定的食物产出,使大规模生产成为可能;而稳定、充沛的食物,也使切叶蚁家族个体数目成倍增加。真菌和切叶蚁的共生关系更为紧密。除了真菌的核基因组有更显著的多倍化外,双方基因功能都呈现了更为复杂有趣的共同演化现象。

  

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  一个 Atta 切叶蚁的巢穴:A.巢穴附近一株被特殊工蚁采集的树;B.切叶蚁们正沿途搬运切割下的叶子;C.叶子被搬入巢内,交给另一批工蚁进行处理;D.工蚁尽可能分解叶子来培植真菌,真菌产生菌丝球作为蚂蚁的食物;E.蚁后位居巢穴中央,负责产卵;当卵孵化成幼虫后,将由专门负责照看幼虫的工蚁喂食菌丝球;F.切叶蚁的垃圾场,用来存放培育后的杂质、蚂蚁的尸体。(图片来源:)

  常见的真菌,例如我们食用的香菇、木耳,一般需要依靠自身的木质素降解酶来消化植物中的木质纤维,获取营养物质。但在切叶蚁培植菌的基因组中,与低级真菌蚁的培植菌相比,木质素降解酶的基因不仅数量明显不足,而且丢失了其中一个关键的基因。木质素降解能力的下降,使切叶蚁培植菌的腐生生活不复存在,全部依赖切叶蚁所提供的新鲜植物提供营养来源。

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  切叶蚁制作新鲜植物培养基:采集新鲜叶片,切碎待用;食用真菌生产的富含果胶蛋白酶的菌球丝;使用含有果胶蛋白酶的排泄物混合绿植,制成破除细胞壁的培养基。(图片来源:Schiøtt et al. BMC Biology 2010 8:156 doi:10.1186/1741-7007-8-156)

  破壁(细胞壁),是处理新鲜植物培植基的第一步:切叶蚁需要降解植物细胞壁中的果胶和多糖以完成破壁工作。自身并无植物果胶酶的切叶蚁凭借与真菌的完美配合,完成这项工作。切叶蚁培植菌合成的菌丝球(Gongylidia是切叶蚁最主要的食物,其中含有丰富的果胶酶!菌丝球被食用后,其中果胶酶不像其它蛋白被消化系统完全降解,而是神奇的被保留下来。很显然,切叶蚁的排泄物里含有丰富的有蛋白活性的果胶酶。切叶蚁“智慧”地将咀嚼后的绿色植物同自己的排泄物充分混合,利用其中的果胶酶来降解植物的细胞壁,从而生产出精良的真菌培养肥料。正可谓,取之于菌而用之于菌也。

(责任编辑:本港台直播)
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