研究新发现：真菌祖先登陆机制各异

　　

生物通报道：致力于研究物种起源的一支国际联合小组最近对真菌起源问题进行了重新定义，证实真菌是与动物亲缘关系最近的类群。研究人员在10月19日Nature文章中，高度强调蘑菇、苔藓等真菌的祖先是有摆动鞭毛的（flagellae），只是在从水生到陆生、与动物在进化树上分道扬镳的进化过程中遇到不同的发展机遇而丢失了原先的鞭毛。

它们丢失鞭毛“与进化出孢子散布（spore dispersal）机制，如空中传播（aerial dispersal）机制是同时发生的，”文章中谈到。论文第一作者为杜克大学博士后研究员Timothy James（目前会到瑞典Uppsala大学和农业大学任职）。孢子是真菌等有机体用于复制自身的一种微小形式，经常由单细胞构成。

“从最近研究结果来看，孢子有鞭毛的chytridiomycetes（一种真菌）与孢子没有鞭毛的真菌之间的亲缘关系很近。” James在综述中写到，这些“未曾预料到的关系将孢子能运动的真菌与孢子不能运动但具有爆炸式传播机制的真菌联系了起来。”研究合作者、杜克大学生物学教授Rytas Vilgalys说，使用爆炸式传播孢子的代表是蘑菇，蘑菇向周围环境散射孢子，孢子着陆后能够再生。

Vilgalys认为，真菌之所以为真菌不是由传播行为决定的，而是生长过程决定的。在所有的真核生命形式中，真菌是唯一进行体外消化食物的物种。“它们向体外释放（消化）酶，然后再吸入营养，”他说，“这也是它们得名陆生生态系统初级消费者的原因，而且还有很多真菌是水生生态系统的消费者。”

研究人员推论真菌和动物与其它真核生物分道扬镳事件发生于大约十亿年以前，真菌和动物“分手”于六亿年以前。没有真菌化石，研究人员需要依赖“分子数据”进行推论，对现有的多种生命的遗传信息进行比对，回推远古数据。

“在上世纪90年代初，分子数据漂亮地证实动物和真菌是彼此亲缘关系最近的亲属，在进化早期与陆生植物分手之后它们才互相道别，”他说，这些研究的目的是想知道第一个真菌是什么样子的。为了回答这个问题，众多研究人员在国际科学基金会“Tree of Life”项目下开始了多年的合作（Tree of Life项目向杜克大学等研究机构资助了大约三百万美元）。Vilgalys 说：“代替在各个物种的遗传物质间互相比对，每个研究成员专攻难题的某个方面，然后将结果共享。”

在杜克大学，Vilgalys研究小组与生物学教授Francois Lutzoni一起从Tree of Life项目申请到一百万美元经费。Lutzoni是此研究的合作者，Lutzoni小组博士后研究员Frank Kauff 是论文的第二作者。

Kauff利用杜克大学计算科学中心研制的大型计算机“cluster farm”和其参与研制的一种叫做Web Accessible Sequence Analysis for Biological Inference计算机数据库，对得到的所有遗传信息进行处理和分析。此工作在上完成。

Vilgalys说论文第一作者James与杜克大学和其它机构的科研人员合作，对六种不同的基因区域——将五种现有的经典真菌家族紧密联系起来的区域进行分析。“因为我们研究的150种真菌，至少已经独立进化了一百五十万年，对于它们之间的关系我们只能进行推论，” Vilgalys说，“利用多种不同途径对早期分支形式进行推论。”

找出能够证明物种是位于进化树早期的证据，逐渐增添新的进化特征，研究人员在越来越复杂的进化树中寻找分支相关信号。

“最有趣的是，不止一次，真菌祖先从有鞭毛孢子真菌中脱离出来，并且发现被称为孢子阶段的进化分支向适应陆生进化事件靠拢，” Vilgalys说。“此过程中，它们也许会3－6次失去鞭毛。并且每次都会进化出一种孢子散发的新途径。”

比如，现代蘑菇的根部是在陆地上，但仍然能够通过爆炸式传播或者借助风力传播孢子到或远或近的地方。Trufflelike真菌与此不同，它们产生的孢子依赖昆虫或者哺乳动物传播。Vilgalys 说“事实上每种陆生真菌都有某些特有的传播机制，继续进行水生生活的真菌也进化出它们自己的适应能力。” James说研究结果显示，第一个从真菌王国分化出来的有机体是与现代Rozella真菌相似的寄生虫。

与Rozella相似的真菌祖先似乎直接进化为与现代非真菌有机生命microsporidia相似的寄生虫，microsporidia缺乏游动孢子但是能够通过一个长的小管直接向受体细胞注射孢子。

研究人员此次获得的遗传路标也指出了进化树上的下一个进化分支——动物王国脱离真菌，提示大多数早期动物都是在鞭毛的帮助下四处游动的。（生物通记者 子元）