研究发现鹅膏、盔孢伞和环柄菇的合成毒素的途径具有共同起源,但产毒能力大有不同。鹅膏中具有最多的毒素合成前体基因MSDIN,近百条基因能够合成各式各样的鹅膏环肽。
与之成为鲜明对比的是盔孢伞,这种蘑菇只含有一种MSDIN,编码一种毒素(α-鹅膏毒肽)。环柄菇则处于鹅膏和盔孢伞之间,约含有4至6种MSDIN。这也使鹅膏成为了三者中的毒力佼佼者。虽然毒素合成能力各异,但这三类蘑菇都含有最为致命的α-鹅膏毒肽。
剧毒鹅膏、盔孢伞和环柄菇中的MSDIN核心肽序列和已知环肽。三个属中已知MSDIN的核心肽用灰色阴影显示。α-amanitin前体肽用红色字体标记。相同颜色的点表示跨物种共享的核心肽。图片来源:中国科学院昆明植物研究所
通过对这四个毒素合成基因的演化进行分析,结果显示,鹅膏环肽生源合成途径在三类蘑菇中的分布是水平基因转移导致的。区别于垂直遗传,毒素合成基因并不是在亲本之间进行遗传,而是通过一个供体物种进行传递。那么这三者之间是如何传递的呢?谁先拥有这种产毒能力?系统发育和遗传分析的结果否定了三者间传递的可能性。
三种蘑菇,一个祖先
首先,鹅膏环肽的架构在三类蘑菇中不同,鹅膏和环柄菇中毒素基因较为分散,从这两类蘑菇开始传递的可能性较小。另一种可能是从盔孢伞开始传递的,虽然盔孢伞中毒素基因分布较为紧凑,形成了基因簇的结构,较容易将产毒途径进行传递,但遗传距离分析和系统发育均不支持这种推测。毒素合成基因在三类蘑菇彼此间的遗传距离较为接近。
鹅膏环肽生物合成的整体架构。Contigs或scaffolds在右侧以组合大小的块表示(括号中为毒素基因所在contig或scaffold占基因组的百分比)。a:鹅膏环肽合成基因在剧毒鹅膏基因组中的分布。b:鹅膏环肽合成基因在剧毒环柄菇基因组中的分布。c:鹅膏环肽合成基因在剧毒盔孢伞基因组中的分布。MSDIN、POPB、P450-29和FMO1分别用红、绿、蓝、黑标记。图片来源:中国科学院昆明植物研究所
综上所述,真相只有一个,即这三个蘑菇具有一个共同的蘑菇祖先,蘑菇祖先通过水平基因转移将整个代谢途径分别传递给了这三种蘑菇,并且在三个蘑菇的进化过程中产生了差异,剧毒鹅膏成为了毒蘑菇之王。
鹅膏、盔孢伞、环柄菇中环肽毒素合成基因分布及代谢途径进化示意图。图片来源:中国科学院昆明植物研究所
综上所述,这些蘑菇的毒性十分强烈,尽管他们表面朴素,看起来似乎人畜无害,但当毒性发作时,可能抢救不及时就会造成人员死亡,危害巨大。因而建议大家,不要随意采食野生蘑菇,毕竟现在市场上还是有很多美味的蘑菇品种,应该可以解馋吧!