2021年10月18日星期一

变成“僵尸”的它不会变老,但永远失去了生殖能力|寄生|植物

  来源:环球科学

 植物大战僵尸(图片来源:Pop Cap) 植物大战僵尸(图片来源:Pop Cap)

  植物不一定能打僵尸,不过可以被寄生物变成"僵尸",长成寄生物需要的样子。为了保护植物,一群科学家开始寻找它们变成"僵尸"的原因,并试图阻止寄生物的行动……

  撰文|栗子

  审校|二七

  你或许听说过,有些寄生物能把宿主变成"僵尸",任凭摆布。比如,一种名叫偏侧蛇虫草菌(Ophiocordyceps unilateralis)的真菌,可以寄生在蚂蚁体内。被感染的蚂蚁,会走出原本生活的蚁穴,爬上附近的植物,咬住一片叶子的叶脉。从此,蚂蚁便留在了那里,而它所在的高度,刚好有适合真菌生长的温度和湿度。

  如果说,失去自我的"僵尸"动物,余生只能做寄生物的奴隶,那失去自我的"僵尸"植物也很难有更好的结局吧?可最近发表在《细胞》(Cell)杂志的一项研究告诉我们,有种"僵尸"植物获得了"长生不老"的能力。

  是什么让它活得更久?

  有一类寄生在植物体内的细菌,叫做"植原体"(phytoplasm)。我们熟悉的不少作物都会因为植原体而生病,比如洋葱、芹菜、胡萝卜等等。这是因为,植物被植原体入侵后,原本的生长发育节奏会遭到篡改,一种常见的症状便是枝叶生得异常浓密,从一个点长出许多枝条,好像"女巫的扫帚"一样。

松树长成了松树长成了"女巫的扫帚"(图片来源:David Martinson)

  这样的现象也被称为"丛枝病",会严重影响作物的产量。英国约翰·英尼斯中心(John Innes Center)的科学家很想知道,植原体到底对植物做了什么,才让它们如僵尸暴走般疯长枝叶。

  很多时候,寄生物是靠自身分泌的物质来操控宿主。于是,科学家开始调查植原体分泌的物质,具体来说是"翠菊黄化丛枝植原体"(AY-WB)菌株分泌的蛋白质。先前,其他研究团队曾给这个菌株做过DNA测序,并找到了56种分泌蛋白,把植物变成"僵尸"的凶手可能就在里面。这次,科学家的研究对象便是其中一种蛋白,名为SAP05。

  研究者用这种蛋白去"感染"了一种名为拟南芥(Arabidopsis thaliana)的植物,观察它会不会长成"女巫的扫帚",或是出现其他异常。他们"感染"植物的手段非常独特,是让植物自己生产:把SAP05的基因插入植物的染色体里,它就能制造SAP05了。

培养10周后,右为被SAP05支配的拟南芥,左为对照(图片来源:原论文)培养10周后,右为被SAP05支配的拟南芥,左为对照(图片来源:原论文)

  结果发现,拥有SAP05蛋白的植物不需要细菌寄生,就能篡改自己的生长发育节奏,成长为"女巫的扫帚"(如上图右)。除此之外,在其他同类慢慢成熟、慢慢衰老的时候,基因改造过的植物还在不断长出更多的幼态叶。与同伴相比,它大概称得上"永葆青春"了。而维持在幼年形态的植物虽然活得更久,却不能像同伴一样进行生殖活动,这或许就是不变老的代价吧。

  科学家表示,基因编辑过的拟南芥,和真正被植原体寄生的拟南芥,形态十分接近。因此他们相信,植原体寄生植物时,就是靠SAP05这种蛋白把它们变成"僵尸"的。

  那么对植原体来说,如此操控植物有什么好处?作为细菌,植原体的传播需要媒介:通常是昆虫吸食植物汁液时,顺便把植原体送进植物体内。若植物寿命变长,能接纳更多的昆虫前来用餐,植原体也可乘着"交通工具",前往更多的植物体内寄生,实现更广泛的传播。

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原文转载:http://tech.shaoqun.com/a/628883.html

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