迷人的酵母细胞大小适中

酵母细胞在选择配偶时很精明,会选择大小适合环境的伴侣

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对大多数人来说,选择合适的伴侣是一项艰巨的挑战,但面包酵母在没有大脑或移动能力的情况下也能做到这一点。最近的一项研究发现,当食物充足时,酵母孢子会与能够利用盛宴的大伴侣交配,而在食物匮乏时,它们更喜欢与需要较少食物的小孢子交配。

“这在某种程度上与你在高等生物中看到的情况相似。无论出于遗传原因还是环境原因,更强壮的雄性可能更具吸引力,因为他们可以投入更多精力来发出信号以吸引雌性,” 马克斯·普朗克进化生物学研究所的研究小组负责人、该研究的作者之一邓肯·格雷格说。“我们想知道酵母是否也会发生同样的事情。”

酿酒酵母,也称为啤酒酵母或面包酵母,在繁殖方面有很多选择。大多数时候,酵母细胞会“出芽”,长出一个微小的克隆体,最终收缩脱落成为自己的细胞。但当食物不足时,它会转向性繁殖。


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酵母细胞没有性别,但在食物匮乏时,细胞会分裂成孢子,孢子有两种互补的交配类型,以休眠状态等待糟糕的时期。孢子相当于我们的精子和卵子,具有亲本一半的遗传物质。没有人知道它们在没有食物的情况下可以存活多久,但研究人员声称复活了来自 4500 万年前琥珀的酵母孢子。他们用它们来酿造啤酒。

酵母的浪漫始于孢子发现自己在食物上的那一刻。每种类型都会开始产生化学信号,即信息素,以吸引相反交配类型的孢子。当一个孢子感觉到信息素时,它会产生一个向信号源延伸的凸起,这个过程被称为“变形虫化”,因为它使孢子看起来像 1940 年代同名的卡通生物。两个变形虫伸展直到它们接触,然后融合为一个细胞。

如果一个孢子找不到配偶,它会自行出芽。为了了解酵母在被迫单独繁殖时表现如何,研究人员首先研究了是什么让孢子成功。他们发现,在食物丰富的环境中,大孢子出芽更快,而在贫瘠的环境中,小孢子出芽更快。

然后,研究人员将孢子分成三组,允许一个孢子在相反交配类型的大孢子或小孢子之间选择。当食物充足时,孢子更倾向于选择大的配偶,而在情况艰难时,则选择小的配偶。

那么,孢子如何知道哪个追求者大小合适呢?研究人员不确定,但他们认为这归结于信息素。产生大量信息素的孢子更善于吸引配偶。在之前的一项研究中,该团队发现信息素是昂贵的,并且由健康且能有效出芽的孢子大量产生。虽然这项新研究没有直接研究信息素,但很可能当孢子的大小适合其环境时,它们也会产生更多信息素。研究人员认为,信息素是酵母版本的孔雀尾巴,向潜在的配偶证明孢子很强壮。

大多数人将求偶与鸟鸣和情人节贺卡联系起来,而不是与单细胞真菌联系起来,但格雷格的团队表明,我们可能需要扩展我们的思维。“不能思考且没有实际策略的事物仍然可以具有非常复杂的行为,” 格雷格说。“我们称之为配偶选择,但显然这不是我们所认为的选择。这是一个进化的程序,因为它提高了适应性。”酵母非常适合研究性和求偶的进化,因为它们可以进行有性繁殖和无性繁殖,并且在实验室中易于操作。

“酵母比我们意识到的更像我们,”巴黎雅克·莫诺研究所的研究主任凯瑟琳·杰克逊说,她没有参与这项研究,但进行了一些启发这项研究的研究。“它们可以为我们提供各个层面的大量信息,甚至包括人类过程的运作方式。”

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