研究表明，微小的环境变化能够显著影响细胞和生物体的结构。菌类是大自然的超级堆肥者。它们潜伏在森林地表，以倒下的树木和秋叶为食，将这些植物中的必需营养物质释放回地球。真菌 Allomyces arbuscula 的菌丝作为菌丝体的一部分生长。图片来源：Maxim Ohairwe
细长的菌丝形状使它们能够定位并吸收土壤中的养分。但并非所有菌丝都是相同的形状：有些菌丝顶端圆润，而有些则尖锐。水霉菌（一种导致农作物枯萎的真菌类病原体）的菌丝特别尖锐。
探索菌丝形状
该研究的资深作者恩里克·罗哈斯 (Enrique Rojas) 说：“生物 在线评论具有巨大的影响力 学的一个主要挑战是确定决定特定生物形状或形式的具体进化因素。”
双性蝽菌丝正在生长。图片来源：Maxim Ohairwe
研究人员推测，自然界中观察到的有限形状反映了“适者生存”，而真实真菌中未观察到的许多可能形状由于某种原因，是较弱的进化淘汰品。为了探索这个想法，他们研究了不同形状的菌丝的生长率，以创建菌丝的适应度景观。
纽约大学生物系博士生、这项研究的主要作者马克西姆·奥海尔韦 (Maxim Ohairwe) 说：“当我们意识到菌丝的形状与其快速生长的能力密切相关时，我们突然意识到了这一点。”
适应度景观与演化
适应度景观就像一张地形图，可以直观地展 be 号码 示生物体的进化过程：每个物种都会通过测试其基因中的随机突变是否会提高其生长率或适应度来探索其适应度景观。只有当新的突变降低其适应度时，即当其适应度达到顶峰时，物种才会停止其不安的徘徊。
然而，Rojas 团队发现，适应度景观可能比山峰和山谷系统丰富得多。事实上，他们发现菌丝的适应度景观包含一个悬垂的悬崖或临界点，这成为进化的障碍，严重限制了真菌菌丝的形状。因此，他们预测，形状接近临界点边缘的菌丝特别容易受到微小的环境、化学或基因变化的影响。
用一种阻断亚细胞运输的化学物质处理过的 Achlya bisexualis 菌丝。这种处理使菌丝伸长得更慢，并且呈现出自然界中没有的奇怪结节形状。图片来源：Maxim Ohairwe
研究人员用少量影响菌丝生长的化学物质处理接近临界点的真菌，以测试他们的预测。他们使用了一种可以降低菌丝内压力的化学物质，以及另一种来自海绵的化学物质，以阻止菌丝将细胞成分输送到细胞尖端的能力。这两种处理都产生了同样显著的效果：菌丝伸长得更慢，并且呈现出自然界中没有的奇怪结节形状。
“我们的研究结果解释了一个庞大、多样且重要的物种群体中菌丝形状的多样性，”罗哈斯说。“更广泛地说，它们还展示了一个重要的新进化原则：适应度景观可能存在不稳定性或临界点，对生物形态等复杂性状施加严格的限制。”
研究人员认为，他们的研究结果对于我们理解许多生态和进化系统具有重要意义。例如，那些进化受到临界点影响的物种可能最容易受到气候变化导致的温度逐渐升高的影响。他们的研究结果还可以通过识别与进化临界点相关的真菌生长弱点，帮助开发针对致病真菌的新型抗菌剂。
