有性生殖是地球上生物進(jìn)化的重要推動力，其方式多種多樣，并普遍存在于真核生物中。人體病原真菌白色念珠菌有性生殖方式的獨特之處在于：一種叫white-opaque的形態(tài)轉(zhuǎn)換過程參與對該菌交配的調(diào)控。White和opaque是白色念珠菌中兩種重要的細(xì)胞形態(tài)，在耐藥、共生及感染宿主中起不同作用。但只有opaque細(xì)胞具有交配能力，white細(xì)胞必須先轉(zhuǎn)換成opaque細(xì)胞后才能交配。然而，自然條件下白色念珠菌主要以white細(xì)胞形式存在。在群體中占少數(shù)的opaque細(xì)胞如何進(jìn)行高效率交配及有性生殖，從而使白色念珠菌在進(jìn)化和自然選擇中處于優(yōu)勢？這是長期以來困擾該領(lǐng)域的一個問題。
最近，中國科學(xué)院微生物研究所黃廣華課題組研究發(fā)現(xiàn)，在opaque細(xì)胞信息素的刺激下，占多數(shù)的white細(xì)胞能分泌更多的信息素，從而提高菌落群體中整體信息素的水平，促進(jìn)opaque細(xì)胞進(jìn)行交配。換句話說，盡管white細(xì)胞不能進(jìn)行交配，但能幫助opaque細(xì)胞交配，并提高其交配效率。他們通過一種“neighbor communication”的方式進(jìn)行溝通，體現(xiàn)了微生物在完成一項生物學(xué)過程時，不同形態(tài)細(xì)胞間的協(xié)同作用及社會性調(diào)控。該研究還發(fā)現(xiàn)，white細(xì)胞能促進(jìn)opaque細(xì)胞進(jìn)行“同性交配（same-sex mating）”。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Ste2/3-MAPK-Cph1信號途徑在該過程中起重要的調(diào)控作用。White和opaque細(xì)胞通過旁分泌及正反饋途徑調(diào)控細(xì)胞間的交流及白色念珠菌的交配過程。該研究揭示白色念珠菌作為一種病原真菌如何通過對細(xì)胞形態(tài)分化和有性生殖的調(diào)控，平衡保持長期進(jìn)化中的競爭優(yōu)勢與短期宿主微環(huán)境快速適應(yīng)之間的矛盾。
該課題在中科院“百人計劃”和國家自然科學(xué)基金委相關(guān)項目資助下完成，相關(guān)成果已發(fā)表在國際雜志PLoS Genetics 上，助理研究員陶麗和博士生曹承俊為文章共同第一作者。
圖：白色念珠菌white細(xì)胞促進(jìn)opaque細(xì)胞交配。A. White細(xì)胞促進(jìn)opaque細(xì)胞形成類似”shmoo”結(jié)構(gòu)；B. White細(xì)胞促進(jìn)opaque細(xì)胞進(jìn)行“同性”交配；C. White和opaque細(xì)胞通過信息素和MAPK途徑進(jìn)行細(xì)胞間交流。
