キトリディウム菌の泳ぎ方:もっと近くで見てみよう
研究によると、細胞構造に基づいてキトリディウム菌の遊走子の異なる泳ぎ方が明らかになった。
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この研究では、いろんなタイプのキトリッド真菌からの小さな生き物、ゾースポアの泳ぎ方を調べたよ。主にチュリディオミコタとブラストクラディオミコタの2つのグループに属する12種に焦点を当てた。チュリディオミコタからは8種、ブラストクラディオミコタからは4種のゾースポアを見つけて、種によって違う泳ぎ方があることがわかったんだ。
泳ぎ方
ゾースポアの泳ぎ方を調べると、面白い違いがあった。チュリディオミコタのゾースポアは円を描いて泳ぐのに対し、ブラストクラディオミコタや他のいくつかのチュリディオミコタのゾースポアは、もっとランダムに泳いでる感じだった。円を描いて泳いでるゾースポアは、動きが一貫してて、泳いでるときの曲がり具合が緊密だったのに対し、ランダムに動くゾースポアはしょっちゅう方向を変えてた。
もっと詳しく理解するために、どのくらいの距離をどう泳いでたのかも見たんだ。円を描いて泳いでるやつは、一定の道を作ってコントロールされた泳ぎ方をしてる一方で、ランダムに泳ぐやつは予測不可能な動きだったよ。
スピードの違い
速さに関しては、大きな違いはなかったけど、一種だけ少し速く泳ぐやつがいた。これは、運動のスタイルは細胞の作りに関係してるってことを示唆してるんだ。
細胞構造と泳ぎ方
ゾースポアがなんでこんなに泳ぎ方が違うのかを理解するために、細胞の構造を詳しく見てみた。特別な画像技術を使って、チュブリンやアクチンといった、細胞の形や動きを助ける重要な部分を染色したんだ。ランダムに泳ぐゾースポアは、チュブリンの構造がより目立ってた。
逆に、円を描いて泳ぐやつは、チュブリンの構造があんまり発達してなかった。このことから、しっかりした筒状の構造を持つことで、キトリッド真菌がよりコントロールされた円運動できることが示唆されてるんだ。
違いの観察
さらに、これらの真菌の細胞の内部の配置を調べたら、もっと整然とした細胞骨格を持つやつは、泳ぐ時により良いコントロールができるパターンを示してた。チュブリンに影響を与える薬剤でいくつかの真菌を処理したら、泳ぎ方が変わったんだ。例えば、ランダムに泳いでたやつのチュブリンの構造を壊したら、他の円を描いて泳いでるやつみたいに円を描いて泳ぎ始めた。これは、細胞のチュブリン構造が動き方を決定する上で重要な役割を果たしてることを示してるよ。
脂質構造の役割
次に調べたのは、ゾースポア内の脂質構造。これらの脂質体は、泳いでる時に真菌にエネルギーを与える助けをするって言われてる。脂質構造の配置は種によって異なってて、大きな脂質体が一つあるやつもいれば、小さな脂質体がたくさんあるやつもいた。ただ、脂質体の構造と泳ぎ方のパターンとの間には強い関連性は見られなかった。
興味深いことに、光の感知と泳ぎ方の間には関係があるようだった。例えば、いくつかの種では、脂質体の位置がフラジェラ、つまり泳ぐための尾のような構造に近く、光への反応にどう関わってるかのヒントになるかもしれない。
実験的な発見
発見を確認するために、一連のテストを行った。チュブリン構造を安定化させるか、不安定化させる治療を使ったんだ。ランダムに泳ぐやつは、チュブリン構造が壊されると円を描いて泳ぐようになった。これは、これらの構造が真菌の泳ぎ方にとって重要であることを証明してる。一方、円を描いて泳ぐやつは、チュブリンに影響を受けても行動を維持してて、これらの生物の構造の違いが強調される結果となった。
研究の意義
この研究は、いろんなタイプのキトリッド真菌が水中をどう動くかを理解するのに役立つから、すごく大事なんだ。泳ぎ方が速さだけじゃなくて、細胞の構造と深く関わってることがわかる。これらのパターンを理解することで、彼らの行動や環境との相互作用についてもっと学べるんだ。
要するに、この研究はキトリッド真菌の泳ぎ方には2つの主要なパターンがあることを示してる:円を描いて泳ぐか、ランダムに泳ぐか。細胞構造の存在や配置、特にチュブリンがこれらの動き方のスタイルに重要な役割を果たしてる。さらに、脂質構造も泳ぎ方に影響を与えるかもしれないし、特に光の感知に関係してるかもしれない。この知識は、これらの単細胞生物が生態系内でどう機能するかについてのさらなる研究につながる可能性があり、環境や農業的な場面での真菌の拡散を制御するアプローチに応用できるかもしれない。
タイトル: Evolutionarily diverse fungal zoospores show contrasting swimming patterns specific to ultrastructure
概要: Zoosporic fungi, also called chytrids, produce motile spores with flagellar swimming tails (zoospores)1,2. These fungi are key components of aquatic food webs, acting as pathogens, saprotrophs and prey3-8. Little is known about the swimming behaviour of fungal zoospores, a crucial factor governing dispersal, biogeographical range, ecological function and infection dynamics6,9. Here, we track the swimming patterns of zoospores from 12 evolutionary divergent species of zoosporic fungi across seven orders of the Chytridiomycota and the Blastocladiomycota phyla. We report two major swimming patterns which correlate with the cytoskeletal ultrastructure of these zoospores. Specifically, we show that species without major cytoplasmic tubulin components swim in a circular fashion, while species that harbour prominent cytoplasmic tubulin structures swim in a pattern akin to a random walk (move-stop-redirect-move). We confirm cytoskeleton architecture by performing fluorescence confocal microscopy of the zoospores across all 12 species. We then treat representative species with variant swimming behaviours and cytoplasmic-cytoskeletal arrangements with tubulin stabilizing (Taxol) and depolymerizing (Nocodazole) pharmacological-compounds. We observed that when treating the random-walk species with Nocodazole their swimming behaviour changes to a circular swimming pattern. Confocal imaging of the nocodazole-treated zoospores demonstrates these cells maintain flagellum tubulin structures but lack their characteristic cytoplasmatic tubulin arrangement. These data confirm that the capability of zoospores to perform complex movements as a random walk is linked to the presence of prominent cytoplasmatic tubulin structures. We discuss the link between cytology, sensation, and swimming behaviour manifest in zoosporic fungi.
著者: Jasmine A Nirody, L. J. Galindo, T. A. Richards
最終更新: 2024-09-10 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.01.22.525074
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.01.22.525074.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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