本文发表在《大众科学》的前博客网络中,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
直到最近,人们还认为马拉色菌只有一个最喜欢的家:我们。作为人类皮肤上的主要真菌,有时也是头皮屑的病因,酵母马拉色菌被认为过着简单甚至有点恼人的家庭生活,卑微地依附于我们分泌的油脂为生。
情况不再是这样了。感谢过去 10 年科学家的努力,我们发现我们可爱的皮肤真菌实际上是一种世界性的极端微生物,它在你的头皮上和在深海沉积物、热液喷口、石珊瑚、龙虾幼虫肠道、日本鳗鱼肠道和肌肉组织、南极土壤、土壤线虫的外骨骼以及包括兰花在内的各种植物根系中都如鱼得水,而兰花以对根系真菌的挑剔而闻名。
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所有这些地方的马拉色菌的核糖体 DNA 序列(通常用于衡量物种相关性的片段)与在人类身上发现的序列“几乎相同”。在下面来自今天发表在PLOS Pathogens上的一篇评论的图中,人类序列是豌豆汤般的黄色,你可以看到它们是如何与海洋环境序列交错的。右侧标有黑色星号的序列与人类“皮肤伴生菌”马拉色菌限制型的同一性为 99% 或更高。
夏威夷大学马诺阿分校植物学系的科学家、该评论的作者安东尼·阿门德认为,这表明要么所有这些真菌只是最近才进化到它们的生态位,要么这种真菌对地球所能提供的最恶劣的环境具有令人难以置信的耐受性(我赌后者)。他进一步表示,这表明真菌已经多次从陆地迁移到海洋,然后再返回陆地,这种模式令人惊讶地在其他海洋真菌和酵母中并不罕见。真菌可能特别适合这样做,这要归功于它们的几丁质(KI-tin)细胞壁(几丁质也在一个伟大的进化巧合中被用来制造甲壳类动物和昆虫的壳),这将保护细胞免受深海的压力和盐度的影响。
马拉色菌通过消化脂肪为生。它们缺乏自行合成脂肪酸的能力,因此依赖于其他生物的工作。事实上,它们的基因组包含不到 5,000 个基因,是仍然能够自由生活的真菌中最小的基因组之一。在人类身上,它们是健康人和患病者皮肤上最丰富的真菌。自 19 世纪以来,科学家们就知道这种真菌在某些头皮屑和湿疹病例中起作用,但它也与许多其他人和平共处。
然而,研究这种真菌是很困难的,因为它们依赖于新鲜的优质脂肪酸供应,这使得它们很难在科学家通常用于培养口味不那么挑剔的真菌的大量生产的实验室食物中培养。阿门德将从即使是描述充分的人类皮肤生态位中培养这种真菌描述为“一种碰运气的行为,涉及需要各种专门和奇异脂肪酸的培养基。”
然而,对于这样一种挑剔的真菌来说,现在看来它在几乎任何环境中都能生存,除了培养皿。科学家们使用 DNA 条形码技术,对环境 DNA 的标准化片段进行高突变率采样(从而绕过在实验室培养生物体的需要),发现了几乎无处不在的这些真菌,尤其是马拉色菌限制型。它们并不特别在意我们的皮肤;它们似乎对几乎任何皮肤或外层涂层都很满意,并且除了本帖顶部列出的长列表外,还在圈养海豹、海洋海绵和健康造礁珊瑚菌落的表面上出现。
但它在那里做什么呢?马拉色菌似乎根据具体情况采用一系列摄食策略,从被动地以废物(腐生)为食到主动寄生其宿主。它们可能会作为腐生菌等待时机,耐心地等待宿主生病并变得更容易利用,使它们有点像“潜在病原体”。但是,在没有能力在培养皿中将它们与任何其他生物体隔离的情况下捕获它们的情况下,弄清楚它们到底在起什么作用——是疾病的症状还是疾病的原因——将非常困难,而且到目前为止,还没有人成功地做到这一点,对于任何海洋马拉色菌来说。
当我在读研究生时,仅仅 12 年前,人们甚至不认为海洋中存在真菌,除了偶尔出现的几块浮木。现在我们知道真菌在海洋沉积物、海洋动物甚至可能在海水中都很丰富。在这篇评论中,我甚至第一次遇到了“浮游真菌”这个词。现在是生物学家激动人心的时刻。
鉴于我们最近才发现真菌遍布海洋,我们对一种似乎普遍主导海洋群落,尤其是如此多生物(无论是动物还是植物,陆地还是深海,热带还是极地)表面的真菌知之甚少,也就不足为奇了。阿门德说,马拉色菌真菌——我直到本周才听说过——“很可能跻身于地球上分布最广泛的真菌之列”。然而,我们最近对这方面的深刻无知——尽管事实上你可能就在此刻在你的皮肤上寄生着这种真菌——突显了在微生物学和真菌学等领域还有多少探索工作要做,以及还有多少令人兴奋的谜团有待解决。我们所要做的就是观察。