Nematod Yakalayan Mantarlar: Yapışkan Ağlar, Halkalar ve Felç Eden Hifler

Milimetrenin altında bir solucan toprak parçacıklarının arasında kıvrılarak ilerliyor ve ince bir iplik ağına değiyor. Birkaç dakika sonra hâlâ oradadır, ama artık kaçamaz. Bu sahnenin avcısı bir hayvan değil, bir mantardır. Nematod yakalayan mantarlar, hiflerinden türettikleri özel tuzaklarla nematodları yakalayan, öldüren ve sindiren bir mikroorganizma grubudur (Jiang ve ark., 2017). Aşağıda tuzakları, tuzağı başlatan sinyalleri, istiridye mantarının yöntemini ve biyolojik mücadele araştırmalarını ele alıyoruz.

Nematod nedir, mantar neden onu avlar?

Nematodlar, yuvarlak solucan olarak da bilinen, çoğu çıplak gözle seçilemeyecek kadar küçük hayvanlardır. Doğal popülasyonları inceleyen bir çalışmada hem nematodlar hem de nematod yakalayan Arthrobotrys türleri incelenen topraklarda yaygın bulunmuş ve bu mantarlar çeşitli nematod türlerini avlayan genelci avcılar gibi davranmıştır (Yang ve ark., 2020). Mantarların besini nasıl edindiğinin genel çerçevesi mantarlar nasıl beslenir yazısında anlatılıyor.

Nematod yakalayan mantarların çoğu hem çürükçül hem de avcı olarak yaşayabilir; tuzak oluşumu, çürükçül yaşamdan avcı yaşama geçişin önemli bir göstergesi olarak kabul edilir (Su ve ark., 2017). Başka bir deyişle, bu mantarlar her zaman avlanmaz. A. oligospora ve öteki nematod yakalayan mantarlar, av yakalamaya ayrılmış yapıları düşük besin koşullarında ve nematod kaynaklı sinyallerle karşılaştıklarında geliştirir (Kuo ve ark., 2024).

Tropiklerden Antarktika'ya, kara ve su ekosistemlerine kadar pek çok bölgede kaydedilmiş ve topraktaki nematod dinamiğinin düzenlenmesinde ekolojik bir rol üstlendikleri belirtilmiştir (Jiang ve ark., 2017).

Yapışkan ağlar, halkalar ve düğmeler

Tuzakların hepsi aynı hifin farklı biçimlerde özelleşmiş hâlidir. Derleme çalışmalarında sayılan başlıca tuzak tipleri yapışkan hifler, yapışkan düğmeler, yapışkan ağlar, daralan halkalar ve daralmayan halkalardır (Jiang ve ark., 2017). Hifin ne olduğunu ve nasıl uzadığını merak ediyorsanız hifa nedir yazısı bu yapının temelini açıklıyor.

Araştırmacılar tuzak kurma sürecini çekme, tanıma, tuzak oluşumu, yapışma, delme ve sindirim olarak aşamalara ayırarak inceler; bu aşamaları anlatan bir derlemede yapışkan ağ kuran Arthrobotrys oligospora model tür olarak kullanılmıştır (Vidal-Diez de Ulzurrun ve ark., 2018).

Mantar avını nasıl fark eder?

Nematod yakalayan mantar türlerinin çoğu tuzağı sürekli üretmez, av varlığına yanıt olarak kurar (Hsueh ve ark., 2013). Bu mantarlar, nematodların kendi aralarında haberleşmek için salgıladığı askarozit adlı feromon ailesini algılar ve tuzak oluşumunu bu sinyalle başlatır; askarozitle tetiklenen bu gelişim yalnız besin kısıtlı koşullarda gözlenmiştir (Hsueh ve ark., 2013).

Sinyalin hücre içinde nasıl işlendiği de incelenmiştir. Arthrobotrys oligospora'da korunmuş feromon yanıt MAPK yolağı askarozitlerin algılanması için gereklidir; bu yolağın STE7 ve FUS3 genleri silindiğinde nematodla uyarılan tuzak oluşumu tamamen ortadan kalkmıştır (Chen ve ark., 2021). Aynı türde yapılan daha yeni bir laboratuvar çalışması, askarozitleri algılamak için mayanın glukoz reseptörlerine benzeyen G proteinine bağlı reseptörlerin gerektiğini, Pth11 benzeri reseptörlerin ise askarozitten bağımsız nematod algılamasına katkı verdiğini göstermiştir (Kuo ve ark., 2024).

Tek bir sinyal de hikâyenin tamamı değildir. Laboratuvar koşullarında amonyak gibi azotlu maddeler askarozitlerle birlikte verildiğinde, tek başına verilen uyaranlardan daha fazla tuzak oluşmuş; amonyak ile Ascr#18 arasında belirgin bir sinerji görülmüştür (Huang ve ark., 2023). Doğal izolatlar arasında da fark büyüktür: topraktan elde edilen A. oligospora izolatlarının bir kısmı nematodlara ve askarozitlere güçlü, bir kısmı zayıf yanıt vermiş, hassas izolatlar tuzaklarını daha çabuk kurmuştur (Yang ve ark., 2020).

İstiridye mantarının tuzaksız yöntemi

Nematod avcılığı yalnız küçük küf benzeri Ascomycota üyelerine ait değildir. Mutfaktan tanıdığımız istiridye mantarı da azot alımını tamamlamak için besin kısıtlı koşullarda nematodları avlayan etçil bir mantardır ve hifleri temas ettiği nematodları birkaç dakika içinde felç edebilir (Lee ve ark., 2020). Türün genel biyolojisi istiridye mantarı (Pleurotus ostreatus) tür ansiklopedisinde anlatılıyor.

Felcin nasıl oluştuğunu bulmak için araştırmacılar model nematod Caenorhabditis elegans'ta bu etkiye dirençli mutantlar aradılar. Dirençli mutantların hepsinde silya oluşumu için gereken genlerde işlev kaybı vardı; yani mantar, nematodun duyu nöronlarındaki silyalar üzerinden etki ediyordu (Lee ve ark., 2020). Aynı çalışmada temasın ardından baş ve yutak kaslarında aşırı kalsiyum girişi ve aşırı kasılma, ardından sinir sistemi ile kas hücrelerinin hızla nekroza gitmesi gözlenmiştir (Lee ve ark., 2020). Bu silyaya bağlı mekanizmanın, C. elegans'tan 280 ila 430 milyon yıl önce ayrıldığı tahmin edilen başka bir nematod türünde de korunduğu bildirilmiştir (Lee ve ark., 2020).

Toksinin kimliği üç yıl sonra aydınlatıldı. Hifler üzerindeki lolipop biçimli küçük yapıların, yani toksosistlerin nematod öldürücü olduğu ve bu kırılgan yapılarda uçucu bir keton olan 3-oktanonun saptandığı gösterildi (Lee ve ark., 2023). Nematodların 3-oktanonla muamele edilmesi, mantar temasındaki hızlı felci, kalsiyum girişini ve nöron ölümünü yeniden üretmiştir; molekül hücre zarının bütünlüğünü bozarak dışarıdaki kalsiyumun sitozol ve mitokondriye akmasına yol açar (Lee ve ark., 2023).

Burada ilginç bir isim bağlantısı var: adındaki okta öneki sekiz karbonu anlatır ve mantar kokusuyla anılan 1-okten-3-ol de sekiz karbonlu bir bileşiktir. Bu bileşik ailesinin aroma tarafı mantar kokusunun kimyası yazısında ele alınıyor. Nematod deneyleri mutfaktaki mantar için bir sonuç taşımaz.

Biyolojik mücadele araştırmaları

Kimyasal nematisitlerin çevresel zararlarına dair kaygılar arttıkça, nematod yakalayan mantarlar bitki koruma alanında gelişen bir biyolojik mücadele bileşeni olarak incelenmeye başlamıştır (Jiang ve ark., 2017). İstiridye mantarındaki silyaya bağlı öldürme mekanizmasının da yaygın kullanılan nematod öldürücü maddelerden farklı olduğu ve parazit nematodları hedeflemek için olası bir yol sunduğu belirtilmiştir (Lee ve ark., 2020).

Hayvancılıkta sık çalışılan örneklerden biri Duddingtonia flagrans'tır. Arjantin'de yıl boyu otlatma koşullarında dört mevsimde kurulan saha denemelerinde, gram dışkı başına 11.000 klamidospor eklenen sığır dışkısı mera parsellerine bırakılmış; dört denemenin üçünde mantar, kültürlerdeki enfektif larva sayısını yüzde 68-97, otlaktaki larvayı yüzde 80-100 ve dışkı yığınının içindeki larvayı yüzde 70-95 oranında azaltmıştır (Fernández ve ark., 2023).

Mantar krallığının öteki avcıları

Nematod yakalayan mantarlar, mantarların başka canlılarla kurduğu ilişkilerin yalnız bir örneği. Böceklerin davranışını değiştiren parazit mantarları zombi karınca mantarı yazısında, topraktaki misel ağlarının ekosistemdeki yeri ise mantarların çevresel rolü yazısında anlatılıyor. Doğada mantar toplamak ise ayrı bir konu ve uzman işidir; bunun için Türkiye'deki yabani mantarlar ve toplama güvenliği rehberine bakabilirsiniz. Mantarla bir hayvan arasındaki çok farklı bir ilişki yaprak kesen karıncaların mantar bahçesi yazısında.

Bilimsel referanslar

Chen, S.A. et al. (2021). Prey sensing and response in a nematode-trapping fungus is governed by the MAPK pheromone response pathway. Genetics, 217(2), iyaa008. PMID 33724405. DOI 10.1093/genetics/iyaa008.

Fernández, S. et al. (2023). Trapping Behaviour of Duddingtonia flagrans against Gastrointestinal Nematodes of Cattle under Year-Round Grazing Conditions. Pathogens, 12(3), 401. PMID 36986322. DOI 10.3390/pathogens12030401.

Hsueh, Y.P. et al. (2013). Nematode-trapping fungi eavesdrop on nematode pheromones. Curr Biol, 23(1), 83-86. PMID 23246407. DOI 10.1016/j.cub.2012.11.035.

Huang, J. et al. (2023). Ammonia and Nematode Ascaroside Are Synergistic in Trap Formation in Arthrobotrys oligospora. Pathogens, 12(9), 1114. PMID 37764922. DOI 10.3390/pathogens12091114.

Jiang, X. et al. (2017). Nematode-Trapping Fungi. Microbiol Spectr, 5(1). PMID 28128072. DOI 10.1128/microbiolspec.FUNK-0022-2016.

Kuo, C.Y. et al. (2024). The nematode-trapping fungus Arthrobotrys oligospora detects prey pheromones via G protein-coupled receptors. Nat Microbiol, 9(7), 1738-1751. PMID 38649409. DOI 10.1038/s41564-024-01679-w.

Lee, C.H. et al. (2020). Sensory cilia as the Achilles heel of nematodes when attacked by carnivorous mushrooms. Proc Natl Acad Sci U S A, 117(11), 6014-6022. PMID 32123065. DOI 10.1073/pnas.1918473117.

Lee, C.H. et al. (2023). A carnivorous mushroom paralyzes and kills nematodes via a volatile ketone. Sci Adv, 9(3), eade4809. PMID 36652525. DOI 10.1126/sciadv.ade4809.

Su, H. et al. (2017). Trapping devices of nematode-trapping fungi: formation, evolution, and genomic perspectives. Biol Rev Camb Philos Soc, 92(1), 357-368. PMID 26526919. DOI 10.1111/brv.12233.

Vidal-Diez de Ulzurrun, G. et al. (2018). Predator-prey interactions of nematode-trapping fungi and nematodes: both sides of the coin. Appl Microbiol Biotechnol, 102(9), 3939-3949. PMID 29523933. DOI 10.1007/s00253-018-8897-5.

Yang, C.T. et al. (2020). Natural diversity in the predatory behavior facilitates the establishment of a robust model strain for nematode-trapping fungi. Proc Natl Acad Sci U S A, 117(12), 6762-6770. PMID 32161129. DOI 10.1073/pnas.1919726117.

Bu içerik bilgilendirme amaçlıdır, tıbbi tavsiye niteliği taşımaz. Herhangi bir sağlık kararı almadan önce hekiminize danışınız. Fonksiyonel mantarlar ilaç değildir ve hastalıkların tedavisinde kullanılamaz.

Atıf yapılan kaynak: 11  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya