自然界没有一个物种是边缘人，都是复杂生态系的一分子。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，但对薛雁冰而言，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，都有很多秘密要跟我们说。”
肉食性真菌与线虫的狩猎对决
小小的线虫和真菌，在显微镜下诉说的“秘密”，不是哪个明星谈恋爱的八卦，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，激起中研院分子生物研究所薛雁冰助研究员的好奇心。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），可在分子层次做研究，回答薛雁冰好奇的问题：
肉食性真菌不断独立演化出来，在生物学代表什么意义？分子机制又是什么？
线虫（门）是地球数量最多的动物，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。
薛雁冰实验室选择的 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，而是在缺氮环境饿到了，需要捕食线虫以摄取养分。两者杀害线虫的手段不一样，可以简单想像成：线虫捕捉菌擅长设“陷阱”，而杏鲍菇专攻“下毒”。
猎魂觉醒！线虫捕捉菌这样设陷阱
当环境氮养分不足，真菌 A.oligospora 一旦侦测到环境有线虫，就会形成黏黏的菌丝陷阱，像蜘蛛网等待线虫纳命来。
请各位读者看看命案现场，请放心没有血腥画面。下方影片，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、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，剖析出线虫捕捉菌 A.oligospora 的 5 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，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。从这个角度来说真好命。
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”，就分泌出和线虫性贺尔蒙相似的化合物、像线虫食物的化合物，借此吸引猎物。
▲ 真菌 A.oligospora 分泌多种化合物，味道很像 C.elegans 线虫的食物和性荷尔蒙。线虫透过嗅觉神经“闻”到，因此受吸引并靠近。（Source：eLife sciences）
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 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发育，有些是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，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。
▲ 即使环境氮养分不足，线虫捕捉菌 A.oligospora 还是只有一般菌丝（左图），但若侦测到身边有好吃的线虫，就会赶快长出黏着陷阱（右图）。（Source：Springer Link）
用毒高手！杏鲍菇的麻痹术
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，立刻被麻痹。只要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“破口”窜进线虫全身，引起神经细胞和肌肉细胞的钙离子突然大增，导致肌肉剧烈收缩、麻痹，接着全身细胞坏死，线虫很快就一命呜呼。
▲ 杏鲍菇的毒素会引起线虫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。（Source：PNAS）
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”，薛雁冰总结。
▲ 线虫的感觉神经纤毛位于神经细胞的末端，功能是接收外界讯息，在线虫与真菌的战争中，成为杏鲍菇毒素入侵的破口。（Source：薛雁冰）
奇特的是，虽然这毒素会引发全身麻痹，但不是借由“神经传导物质”传递讯号造成。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极富意义。因为所有寄生虫治疗药物皆是调控神经活性，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，且这机制在其他线虫身上也相同。研究员可借此另辟蹊径，找到新型寄生虫治疗药物。
未来，薛雁冰团队仍会继续拼凑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变异，提升自己的防御值，成功存活下来的猎物，因此可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，让我们对这些在实验室牺牲小我的线虫，致上最高的敬意。
（本文由 研之有物 授权转载；首图为显微镜底下的对决实况：真菌 A.oligospora［猎食者］长出黏黏的陷阱，黏住 C.elegans 线虫［猎物］，线虫无法挣脱而变成食物。）
