线虫的形态与结构（肉食性真菌与线虫的旷世之战）

自然界没有一个物种是边缘人，都是复杂生态系的一份子。其中，猎食者和猎物、宿主和病原菌均是生态系很常见的关系。以地球上数目最多的动物"线虫"为例，若我们能了解它的天敌——线虫捕捉菌和杏鲍菇等等真菌是如何捕抓线虫，就有机会找出生物防治方法，对抗危害人类或农作物的寄生性线虫。

虫，有些人看到这个字就吓得脚软。但对于研究人员而言，显微镜下的虫，尤其是小小的线虫，是会扭来扭去的小可爱，"它们虽然很小、肉眼看不清楚，但在显微镜下，它们有很多秘密要跟我们说。"

小小的线虫和真菌，在显微镜下诉说的"秘密"，不是哪位明星谈恋爱的八卦，而是猎物和猎食者彼此如何攻防，这是生物非常普遍的关系。因为没有任何物种可单独存在，为了存活下去，猎食者要抓准时机觉醒猎魂，而猎物要想办法避开被捕食的处境。

这种史诗般的狩猎对决，激起薛雁冰的好奇心。然而，她可没办法将猎豹和羚羊抓回实验室研究，但生活史短暂、可用遗传学的方式研究的线虫和真菌 （如线虫捕捉菌和杏鲍菇），可以在分子层次做研究，回答以下好奇的问题：

肉食性真菌不断独立演化出来，在生物学上代表什么意义？分子机制又是什么呢？

线虫 （门）是地球上数量最多的动物，真菌处处遇到线虫，而许多不同种类的真菌不约而同"独立"演化出吃虫的能力，值得深究。更令人惊奇的是，不同肉食性真菌捕捉线虫猎物的机制截然不同。

这个现象不但有趣，未来也有机会发展生物防治，因为许多寄生性线虫也可能被相同机制杀死。大自然中有很多动植物的寄生性线虫，有些会造成农作物生病、产量减少，有些会危害人或动物的健康。但若想对抗这些寄生性线虫，可先了解：它们的天敌是透过什么样的互动来抓住线虫，然后"偷师"这些杀虫绝招。

实验室选择的 C.elegans 线虫，虽然不是寄生性线虫，但是一种从 1970 年代迄今被广泛研究的模式生物，在显微镜下扭来扭去，为科学家解开生命之谜。许多诺贝尔奖的重大发现，都要归功于 C.elegans 线虫的牺牲小我。

除了 C.elegans 线虫，薛雁冰的实验室也住着它的猎食者、大自然常见的真菌──线虫捕捉菌 A.oligospora 和杏鲍菇（没错，就是我们吃的杏鲍菇），这两者在某些饥饿"条件下都会捕食线虫。这些吃线虫的真菌，不是天生的战斗民族，而是它们在缺氮的环境中饿到了，需要捕食线虫以摄取养分。两者杀害线虫的手段不一样，可以简单想象成：线虫捕捉菌擅长设"陷阱"，而杏鲍菇专攻"下毒"。

当环境中的氮养分不足，真菌 A.oligospora 一旦侦测到环境中存在线虫，就会形成黏黏的菌丝陷阱，像蜘蛛网等待线虫纳命来。一旦 C.elegans 线虫被真菌 A.oligospora 的菌丝陷阱黏住后，就会渐渐气绝身亡，然后被慢慢消化掉。

这命案过程中间、以及案发前后发生了什么事？薛雁冰团队透过遗传学、基因体学、神经科学和分子生物实验，像刑事鉴识中心般，剖析出线虫捕捉菌 A.oligospora 的五个犯案步骤：

吸引猎物 → 发现猎物 → 设下陷阱 → 抓住猎物 → 饱餐一顿！

事情要从 C.elegans 线虫的虫生故事说起，它从虫卵长为成虫大约只需两日，终其一生只有两个使命：成长、交配。从这个角度来看真好命。

因为线虫捕捉菌无法移动，需要想办法"吸引"猎物上门。薛雁冰团队发现，真菌 A.oligospora 看准线虫随时随地都在寻找"交配对象"和"食物"，就分泌出和线虫性荷尔蒙相似的化合物、以及像线虫食物的化合物，借此吸引猎物。

线虫捕捉菌 A.oligospora 如何知道猎物来了呢？请试着回想，当你肚子饿了，如何发现附近有食物，可能是鼻子闻到"前面那个好香喔"。线虫捕捉菌 A.oligospora 也类似如此，当它侦测到线虫身上特殊的"诱惑"，就知道要赶快设下陷阱、捕捉猎物。

C.elegans 线虫并没有梦幻诱惑的体香，而是会分泌称作 Ascarosides （暂无中文译名）的糖分子，这种糖分子的结构多达上百种。不同结构的 Ascarosides 糖分子，有些用于调控线虫自身的发育，有些作为寻找交配对象的语言。

身为猎食者的真菌 A.oligospora ，可称赞它聪明又心机重，知道这些 Ascarosides 糖分子是线虫的必要分泌物，那么猎食者只要学会辨识这些糖分子，就能侦测身边有没有好吃的线虫靠近，并且赶快长出黏黏的菌丝陷阱，将线虫黏住，最终化为肚中物。

杏鲍菇也是线虫杀手，但擅长"用毒"！它们不管环境有没有线虫，只要"饿了"就会分泌毒素。线虫误入毒素范围，立刻被麻痺！因为只有线虫神经细胞末端的感觉神经纤毛一接触到毒素，毒素立刻会从这个"破口"窜进线虫全身。

杏鲍菇的毒素会引起线虫的神经细胞和肌肉细胞的钙离子突然增加，导致肌肉剧烈收缩、麻痹，接着全身细胞跟着坏死，线虫很快就一命呜呼。

更恐怖的是，哪怕只有一颗细胞的神经感觉纤毛接触到毒素，线虫也难逃一死，毒性厉害非常。

"面对肉食性真菌，线虫的感觉神经纤毛是它的阿基里斯腱。"

奇特的是，虽然这个毒素会引发全身麻痹，但这种麻痹不是藉由"神经传导物质"传递讯号所造成的。说白话一点，这个毒素不需要透过神经传递麻痹讯号，即可造成全身麻痹，这个发现在生物防治上极富意义。

因为所有的寄生虫治疗药物皆是调控神经活性，而且许多寄生虫已对这些药物产生抗药性，薛雁冰团队找到的杏鲍菇杀虫途径，不是调控神经活性，而且这个机制在其他线虫身上也都相同。研究员可藉此另辟蹊径，找到新型寄生虫治疗药物。

未来仍会继续拼凑出线虫与真菌的完整故事："线虫的哪些 Ascarosides 糖分子，会引诱线虫捕捉菌长出陷阱？在千万年的共同演化中，线虫是否不甘于挨打，也演化出反制的机制？杏鲍菇的毒素究竟是什么？"除了观察短时间内猎物和猎食者的攻防战，也透过实验操作来观察两者长时间的演化军备竞赛（Evolutionary arms race）——如何经由基因和性状的变异，提升自己的防御值，成功存活下来的猎物，因而可以将这组基因遗传给子代；同时，猎食者也会发生基因和性状的变异，提升自己的猎杀能力。

当线虫和线虫捕捉菌打得火热，它们可能没想到，旁边正有一群好奇的研究团队，一边透过显微镜观察战况，一边透过实验解析双方的战斗防御力。为了将来的寄生性线虫生物防治发展，让我们对于这些在实验室牺牲小我的线虫们，致上最高的敬意。