中研院學者找到發光蕈共同祖先 率先建構演化史
〔記者簡惠茹／台北報導〕中研院學者蔡怡陞團隊應用台灣特有發光菇加以研究，利用最新定序技術和演化學方法建構出發光蕈類演化史，更率先找到共同祖先為小菇類發光蕈，研究指出，世界上第一株發光蕈類應出現於距今1.6億年前的侏儸紀。
蕈類為什麼會發光一直是演化學家好奇的問題，中研院生物多樣性研究中心副研究員蔡怡陞團隊發表全球第一篇探討真菌發光基因演化的研究，結果指出，最早蕈類發光基因簇開始於1.6億年前，由於特殊演化機制被逐漸淘汰，研究應用台灣物種解開生態謎題，也有助於發光基因轉殖於植物的應用，研究論文〈Mycena genomes resolve the evolution of fungal bioluminescence〉本月發表於《美國國家科學院院刊》PNAS，並被選為封面故事。
蔡怡陞表示，提到發光生物通常會先想到螢火蟲或藍眼淚，但是其實真菌、蕈類也會發光，生物發光本身是化學反應，螢光素梅催化螢光素產生氧化反應，氧化反應結束後會轉換成熱能和光能。
蔡怡陞指出，目前全世界只有發現81種發光蕈類，台灣蕈類多樣性高，有全世界10%的已知蕈類，而已經發現的發光蕈類中小菇支系有29種，高雄大崗山和太麻里金針山都有發現過。
但是蕈類發光的演化史過去遲遲沒有完整建構出來，也不知道蕈類從什麼時候開始發光，蔡怡陞團隊採集台灣4種發光和1種不具發光的物種，其中2個更是只有在台灣發現的發光蕈類，墾丁小菇和金星小菇，解序這些菇的基因體，再透過化石資料校正和分析42個菇類和50多萬個基因，鑑定出發光蕈類和其他蕈類的互相親緣關係，進而推估出發光蕈類有共同祖先。
蔡怡陞表示，真菌中的小菇支系、密環菌支系、臍菇支系都有發現發光蕈，團隊透過比較基因體的相似度來定義親緣關係，研究發現，世界上第一株發光蕈類應出現於距今1.6億年前的侏儸紀，屬於小菇類，接著其後的白堊紀，距今約1.4億年前分化出小菇支系，當時正值開花植物大量出現在地球的時期。
對於演化至今為什麼只有發現81種發光蕈，蔡怡陞表示，團隊進一步比較已知發光蕈類和相近物種的基因簇，再與推論的共同祖先基因簇比較，發現發光基因簇在演化過程中不斷重組而丟失，大部分發光功能因此漸漸被淘汰，目前之所以還有發光蕈類，可能是因為冷光剛好對適應環境有幫助，例如透過光線吸引昆蟲幫助散播孢子。
研究還發現小菇支系具有約600個物種，但是只有11%具有發光特性，基因體大小差異特別大，推測小菇支系擁有高變異基因體，造成外觀多樣性高，演化的時候更容易失去發光基因簇。
另外研究團隊也找到有54個基因表現量會跟著發光基因簇一起改變，蔡怡陞指出，代表這些基因可能調控真菌發光程度，如果可以進一步掌握如何調控，就可有助於了解真菌調控發光的生態意義，例如為什麼有些會在夜晚發光。
蔡怡陞表示，這些發光蕈類基因可以活用於各領域，例如發光基因可以表現於癌細胞，作為生物標定，而這次研究採用的台灣蕈類更將成為國際間研究真菌的重要基因體資源。
中研院表示，研究由中研院前瞻計畫及科技部支持，通訊作者為本院多樣性研究中心蔡怡陞副研究員及柯惠棉博士後研究人員，期刊封面照片為屏東科技大學陳彤恩同學提供。