这些蘑菇的基因组大幅扩增使其更能适应多种生活方式
《细胞基因组学 》杂志报道了 一项关于多种小蘑菇物种的研究， 发现它们的基因组出乎意料地大。虽然人们一直认为这些蘑菇是纯粹的腐生菌——仅靠降解亡的有机物质生存——但这一发现表明，它们可能拥有一组基因，使它们能够随着环境的变化适应不同的生活方式。有趣的是，它们表明， 生活在北极的 某些小蘑菇菌株拥有迄今为止描述的最大蘑菇基因组。
这些蘑菇的基因组中广泛存在着基因。这不仅包括帮助它们入侵或与植物相互作用并分解碳的基因，还包括功能尚不清楚但可能很重要的基因。此外，它们还通过水平基因转移从其他不相关的真菌中获得了许多重复的非编码元素和基因。
“ 小蘑菇 样本是在北欧收集的，我们的一位合作者从北极地区收集了样本。其中三个样本已成功测序，我们发现这些北极物种的基因组比普通小蘑菇物种大得多，”冲绳科学技术研究所 (OIST) 进化与合成生物学部门的共同主要作者 Shingo Miyauchi 博士解释说。“我最初的印象是这不正常，所以我们联系了我们的合作者，他们验证了基因组组装的正确性。然后我们得出结论，这些高度扩展的基因组是某些北极 小蘑菇 物种所独有的。”
“进化告诉我们，不利的特征会随着时间的推移而消失，因此一个明显的暗示是，这些大型基因组结构的适应性和普遍性对这些真菌来说一定是有利的，”法国国家农业、食品和环境研究所 (INRAE) 和法国尚普努洛林大学的 Francis Martin 补充道。“尽管拥有一个庞大的基因组需要付出代价，因为基因组中有很多可能不必要的特征，必须在每次细胞分裂中复制。这在北极这样的极端环境中尤其如此，植物中也会出现这种情况。”
研究人员开始研究 小蘑菇 ，因为它们是森林生态系统中落叶和落叶的主要蘑菇分解者。尽管子实体很小，但 小蘑菇 在全球碳循环中发挥着重要作用。长期以来，人们一直认为这种蘑菇完全以亡的有机物质为食，但最近发现，一些种类也通过与活植物合作或寄生互动谋生。小蘑菇还会发光——即它们在中发光——早期描述五种小蘑菇基因组的研究已经调查了这种现象。为了更多地了解它们直接的生活习性，研究人员现在想研究对底物有不同偏好的各种小蘑菇种类。
在这项新研究中，他们为 24 种额外的 小蘑菇 物种和一种现称为 Atheniella floridula 的相关物种生成了新的基因组序列。这些物种代表了六种腐烂物类别：木材通才、阔叶木材腐烂物、草类凋落物通才、阔叶凋落物腐烂物、针叶凋落物腐烂物和总体凋落物通才。其中还包括三种北极物种。他们将自己的新基因组添加到来自非小蘑菇物种的 33 个额外基因组中。他们想了解基因组在进化过程中是如何进化和扩展的，以及物种如何根据其生活习惯在植物细胞壁降解酶方面有所不同。
他们惊讶地发现， 小蘑菇的 基因组总体上出现了大规模扩张，影响了所有基因家族，无论它们的预期习性如何。这种扩张似乎是由新基因的出现以及基因重复、产生降解多糖的酶的基因集合扩大、转座因子的增殖以及来自其他真菌物种的水平基因转移所驱动的。他们还发现，在北极收集的两个物种拥有迄今为止最大的基因组，其大小是生活在温带的蘑菇的两到八倍。
研究人员特别惊讶地发现，北极物种的基因组扩张幅度远远超过一般的 Mycena 扩张。此外，他们还发现 Mycena 真菌通过水平基因转移从子囊菌中获得了基因。这些物种也存在于温带地区，但它们的庞大体型是由于特定物种的特征还是与北极环境有关的影响，目前尚不清楚。
然而，与温带地区的近亲相比，一些北极植物的基因组已被证明会用转座因子膨胀，或者干脆复制整个基因组，当然，人们很容易认为北极蘑菇中也可能发生类似的平行进化。
挪威奥斯陆大学的 Håvard Kauserud 表示：“人们普遍认为，从分解者到共生真菌的进化转变在数百万年前的进化过程中同时发生在几个真菌群体中。然而，在 Mycena中，我们似乎亲眼目睹了这一渐进过程。”
“我们从其他研究领域得知 ，与许多其他真菌不同， Mycena可以采用不止一种可能的生活方式。研究结果表明，这些多种可能的生活方式也反映在它们的基因组结构中，”奥斯陆大学的共同主要作者 Christoffer Bugge Harder 说。
这一发现对于仅从生物基因组序列来了解生物习性也具有重要意义。
作为一名对视觉艺术有着浓厚兴趣的数据科学家，Miyauchi 博士喜欢在数据可视化方面发挥创造力：“为了这项研究，我花了两年时间比较真菌基因组特征，并受到这些小蘑菇颜色的启发。我创作的图形受到 19 世纪法国印象派画家 Pierre-Auguste Renoir 的影响。”他目前正在开展一个项目，对稀有深海真菌进行基因组测序，这些真菌与森林真菌有很大不同。“我们的目标是通过基因组挖掘来发现不寻常的基因、酶和代谢物。最终，我们旨在分离独特的基因组材料用于生物技术应用。我希望资助机构能够认识到小蘑菇巨大的未来潜力，”他说。
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