看真菌如何獵殺線蟲，開啟寄生蟲治療藥物新曙光

自然界沒有一個物種是邊緣人，都是複雜生態系的一份子。其中，獵食者和獵物、宿主和病原菌均是生態系很常見的關係，以地球數目最多的動物「線蟲」為例，若我們能了解牠的天敵──線蟲捕捉菌和杏鮑菇等真菌是如何捕抓線蟲，就有機會找出生物防治方法，對抗危害人類或農作物的寄生性線蟲。

蟲，有些人看到這個字就嚇得腳軟，但對薛雁冰而言，顯微鏡下的蟲，尤其是小小的線蟲，是會扭來扭去的小可愛。「牠們雖然很小、肉眼看不清楚，但在顯微鏡下，都有很多祕密要跟我們說。」

肉食性真菌與線蟲的狩獵對決

小小的線蟲和真菌，在顯微鏡下訴說的「祕密」，不是哪個明星談戀愛的八卦，而是獵物和獵食者彼此如何攻防，這是生物非常普遍的關係。因為沒有任何物種可單獨存在，為了存活下去，獵食者要抓準時機覺醒獵魂，而獵物要想辦法避開被捕食的處境。

這種史詩般的狩獵對決，激起中研院分子生物研究所薛雁冰助研究員的好奇心。然而，她可沒辦法將獵豹和羚羊抓回實驗室研究，但生活史短暫、可用遺傳學的方式研究的線蟲和真菌（如線蟲捕捉菌和杏鮑菇），可在分子層次做研究，回答薛雁冰好奇的問題：

肉食性真菌不斷獨立演化出來，在生物學代表什麼意義？分子機制又是什麼？

線蟲（門）是地球數量最多的動物，真菌處處遇到線蟲，而許多不同種類的真菌不約而同「獨立」演化出吃蟲的能力，值得深究。更令人驚奇的是，不同肉食性真菌捕捉線蟲獵物的機制截然不同。

這個現象不但有趣，未來也有機會發展生物防治，因為許多寄生性線蟲也可能被相同機制殺死。大自然有很多動植物的寄生性線蟲，有些會造成農作物生病、產量減少，有些會危害人或動物的健康。但若想對抗這些寄生性線蟲，可先了解：牠們的天敵是透過什麼樣的互動來抓住線蟲，然後「偷師」這些殺蟲絕招。

薛雁冰實驗室選擇的 C.elegans 線蟲，雖然不是寄生性線蟲，但是一種從 1970 年代迄今被廣泛研究的模式生物，在顯微鏡下扭來扭去，為科學家解開生命之謎。許多諾貝爾獎的重大發現，都要歸功於 C.elegans 線蟲的犧牲小我。

除了 C.elegans 線蟲，薛雁冰的實驗室也住著獵食者、大自然常見的真菌──線蟲捕捉菌 A.oligospora 和杏鮑菇（沒錯，就是我們吃的杏鮑菇），這兩者在某些「飢餓」條件下都會捕食線蟲。這些吃線蟲的真菌，不是天生的戰鬥民族，而是在缺氮環境餓到了，需要捕食線蟲以攝取養分。兩者殺害線蟲的手段不一樣，可以簡單想像成：線蟲捕捉菌擅長設「陷阱」，而杏鮑菇專攻「下毒」。

獵魂覺醒！線蟲捕捉菌這樣設陷阱

當環境氮養分不足，真菌 A.oligospora 一旦偵測到環境有線蟲，就會形成黏黏的菌絲陷阱，像蜘蛛網等待線蟲納命來。

請各位讀者看看命案現場，請放心沒有血腥畫面。下方影片，一旦 C.elegans 線蟲被真菌 A.oligospora 的菌絲陷阱黏住後，就會漸漸氣絕身亡，然後被慢慢消化掉。

這命案過程中間、案發前後發生了什麼事？薛雁冰團隊透過遺傳學、基因體學、神經科學和分子生物實驗，像刑事鑑識中心，剖析出線蟲捕捉菌 A.oligospora 的 5 個犯案步驟：

吸引獵物→發現獵物→設下陷阱→抓住獵物→飽餐一頓！

事情要從 C.elegans 線蟲的蟲生故事說起，從蟲卵長為成蟲大約只需兩日，終其一生只有兩個使命：成長、交配。從這個角度來說真好命。

因為線蟲捕捉菌無法移動，需要想辦法「吸引」獵物上門。薛雁冰團隊發現，真菌 A.oligospora 看準線蟲隨時隨地都在尋找「交配對象」和「食物」，就分泌出和線蟲性賀爾蒙相似的化合物、像線蟲食物的化合物，藉此吸引獵物。

▲ 真菌 A.oligospora 分泌多種化合物，味道很像 C.elegans 線蟲的食物和性荷爾蒙。線蟲透過嗅覺神經「聞」到，因此受吸引並靠近。（Source：eLife sciences）

線蟲捕捉菌 A.oligospora 如何知道獵物來了呢？請試著回想，當你肚子餓了，如何發現附近有食物？可能是鼻子聞到「前面那個好香喔」，線蟲捕捉菌 A.oligospora 也類似如此，當偵測到線蟲身上特殊的「誘惑」，就知道要趕快設下陷阱、捕捉獵物。

C.elegans 線蟲並沒有夢幻誘惑的體香，而是會分泌稱 Ascarosides（暫無中文譯名）的醣分子，這種醣分子的結構多達上百種。不同結構的 Ascarosides 醣分子，有些用於調控線蟲自身發育，有些是尋找交配對象的語言。

身為獵食者的真菌 A.oligospora ，可稱讚它聰明又心機重，知道這些 Ascarosides 醣分子是線蟲的必要分泌物，獵食者只要學會辨識這些醣分子，就能偵測身邊有沒有好吃的線蟲靠近，並且趕快長出黏黏的菌絲陷阱，將線蟲黏住，最終化為肚中物。

▲ 即使環境氮養分不足，線蟲捕捉菌 A.oligospora 還是只有一般菌絲（左圖），但若偵測到身邊有好吃的線蟲，就會趕快長出黏著陷阱（右圖）。（Source：Springer Link）

用毒高手！杏鮑菇的麻痺術

杏鮑菇也是線蟲殺手，但擅長「用毒」！它們不管環境有沒有線蟲，只要「餓了」就會分泌毒素。線蟲誤入毒素範圍，立刻被麻痺。只要線蟲神經細胞末端的感覺神經纖毛一接觸到毒素，毒素立刻會從「破口」竄進線蟲全身，引起神經細胞和肌肉細胞的鈣離子突然大增，導致肌肉劇烈收縮、麻痺，接著全身細胞壞死，線蟲很快就一命嗚呼。

▲ 杏鮑菇的毒素會引起線蟲神經細胞和肌肉細胞的鈣離子突然增加，導致肌肉劇烈收縮、麻痺，接著全身細胞跟著壞死，線蟲很快就一命嗚呼。（Source：PNAS）

更恐怖的是，哪怕只有一顆細胞的神經感覺纖毛接觸到毒素，線蟲也難逃一死，毒性厲害非常。「面對肉食性真菌，線蟲的感覺神經纖毛是牠的阿基里斯腱」，薛雁冰總結。

▲ 線蟲的感覺神經纖毛位於神經細胞的末端，功能是接收外界訊息，在線蟲與真菌的戰爭中，成為杏鮑菇毒素入侵的破口。（Source：薛雁冰）

奇特的是，雖然這毒素會引發全身麻痺，但不是藉由「神經傳導物質」傳遞訊號造成。說白話一點，這個毒素不需要透過神經傳遞麻痺訊號，即可造成全身麻痺，這個發現在生物防治極富意義。因為所有寄生蟲治療藥物皆是調控神經活性，且許多寄生蟲已對這些藥物產生抗藥性，薛雁冰團隊找到的杏鮑菇殺蟲途徑，不是調控神經活性，且這機制在其他線蟲身上也相同。研究員可藉此另闢蹊徑，找到新型寄生蟲治療藥物。

未來，薛雁冰團隊仍會繼續拼湊線蟲與真菌的完整故事：「線蟲的哪些 Ascarosides 醣分子，會引誘線蟲捕捉菌長出陷阱？在千萬年的共同演化中，線蟲是否不甘於挨打，也演化出反制的機制？杏鮑菇的毒素究竟是什麼？」除了觀察短時間內獵物和獵食者的攻防戰，也透過實驗操作來觀察兩者長時間的演化軍備競賽（Evolutionary arms race）──如何經由基因和性狀變異，提升自己的防禦值，成功存活下來的獵物，因此可將這組基因遺傳給子代；同時，獵食者也會發生基因和性狀的變異，提升自己的獵殺能力。

當線蟲和線蟲捕捉菌打得火熱，牠們可能沒想到，旁邊有一群好奇的研究團隊，一邊透過顯微鏡觀察戰況，一邊透過實驗解析雙方的戰鬥防禦力。為了將來的寄生性線蟲生物防治發展，讓我們對這些在實驗室犧牲小我的線蟲，致上最高的敬意。

（本文由 研之有物 授權轉載；首圖為顯微鏡底下的對決實況：真菌 A.oligospora［獵食者］長出黏黏的陷阱，黏住 C.elegans 線蟲［獵物］，線蟲無法掙脫而變成食物。）