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密歇根州立大学新闻

藻类生活在真菌里:陆地植物最初是如何进化的

科学家认为绿藻是植物在水里生存的祖先,但我们不确定向陆地植物的过渡是如何发生的。

密歇根州立大学(Michigan State University)发表在《生命》(eLife)杂志上的一项新研究提供了证据,表明藻类可能在5亿多年前,以真菌为载体离开水,并在陆地上定居。

“真菌在地球上随处可见。它们与大多数陆地植物建立共生关系。这就是为什么我们认为它们对陆地上的生命进化至关重要。但直到现在,我们还没有看到真菌内化活藻类的证据,”该研究的合著者、Christoph Benning和Gregory Bonito实验室的成员杜志炎说。

研究人员从古老的世系中分别选择了一株土壤真菌和一株海洋藻类,分别是被孢被拉长孢霉和海洋巨绿孢霉。

当它们一起生长时,这两种生物就形成了牢固的关系。

“显微镜图像显示藻类细胞聚集并附着在真菌细胞上,”杜说。“藻类的细胞壁被轻微破坏,它的纤维延伸部分似乎抓住了真菌的表面。”

令人惊讶的是,当他们长在一起很长时间-约一个月-一些藻类细胞进入真菌细胞。在这种关系中,两个有机体都保持活跃和健康。

这是科学家们第一次看到真菌将真核生物、光合生物内在化。他们称之为光合菌丝。

“这是一个双赢的局面。两种生物在一起还能得到额外的好处。”杜说。它们交换营养物质,可能是碳从藻类向真菌的净流动,而氮则向相反方向的净流动。有趣的是,这种真菌需要与活着的藻类细胞进行身体接触来获取营养。藻类细胞不需要身体接触或活着的真菌来从这种相互作用中受益。真菌细胞,无论是死的还是活的,都会在它们的环境中释放营养物质。”

“更好的是,当营养缺乏时,藻类和真菌细胞一起生长,通过互相喂食来抵御饥饿。它们比单独生长的效果更好。”杜解释道。

也许这种增加的耐寒性解释了藻类是如何在陆地上生存下来的。

“在自然界,类似的共生事件可能正在发生,比我们意识到的要多,”杜说。“我们现在有一个系统来研究光合生物如何在非光合生物体内生存,以及这种共生是如何进化和发挥作用的。”

这两种生物都是生物技术相关的菌株,因为它们能生产大量的石油,杜正在测试它们作为生产高价值化合物的平台,如生物燃料或Omega 3脂肪酸。

“因为这两种生物在一起更有弹性,它们可能更好地经受住生物生产的压力,”杜说。“我们还可以降低收获藻类的成本,这是生物燃料成本仍令人望而却步的一大原因。”

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://msutoday.msu.edu/news/2019/algae-living-inside-fungi-how-land-plants-first-evolved/