虫草菌的基因组：四分之三是「跳跃基因」，这解释了它为什么离不开高原

「为什么虫草只长在高原，别处种不出来？」

这个问题通常用生态条件来回答——海拔、温度、土壤。但还有一层答案写在这个菌自己的基因组里。

2017 年《Scientific Reports》上发表了冬虫夏草菌的基因组研究（DOI: 10.1038/s41598-017-01869-z），测序材料采自西藏林芝。这一篇只讲那份基因组里几个能说明问题的数字。

先说边界：本文只讲这个物种的生物学，不涉及任何功效。

一、两个基础数字

7939 这个数字，放在真菌里不算多。真正反常的是下一个。

二、74.67% —— 这才是反常的地方

这个基因组里，74.67% 是转座元件。

转座元件俗称「跳跃基因」，是能在基因组里自我复制、改变位置的一段序列。

对照一下：蛹虫草菌（*C. militaris*）的转座元件只占 3.04%。

同样是虫草属的真菌，一个四分之三是跳跃基因，一个只有三十分之一。这是数量级的差别。

（顺带一提，蛹虫草和冬虫夏草的分别，我们在《蛹虫草、北冬虫夏草、北虫草：说的都是同一个东西》里从外形讲过。基因组这一层的差别，比外形大得多。）

三、时间对得上青藏高原的抬升

研究里有一条时间线值得单独拎出来：

这些 LTR 逆转录转座子的扩增时间，与青藏高原的隆升时间相吻合——约 3800 万年前。

也就是说，这个菌基因组的膨胀，和它脚下那片高原被顶起来，大致是同一段时间的事。

这不是巧合式的浪漫说法，是作者据测年给出的对应关系。

四、它为适应低温做了什么

基因组比较给出的结果是「有得有失」：

失去的——相比其他昆虫病原真菌，它丢掉了 2468 个非共线基因，主要涉及氨基酸代谢。

扩张的——与低温适应能力相关的基因家族发生了明显扩张。

其中最具体的一项是过氧化物酶：

过氧化物酶负责清除活性氧。高原上紫外强、氧化压力大，这套系统被加强，是说得通的。

研究还识别出 163 个正选择基因，其中包括一个过氧化物酶基因 *OsPRX1*。

五、它侵染幼虫靠什么

这一条对理解《真菌是怎么侵染幼虫的》那篇有帮助。

蛋白酶数量并不多——260 个，比其他虫生真菌少。

但其中约 35% 带信号肽，也就是说是分泌到细胞外去干活的。

作者的解读是：它不是靠「多」，是靠「分泌效率高」。

同时，与真菌致病力相关的基因家族（过氧化酶、丝氨酸水解酶等）有可观的扩张。

六、这解释了什么，没解释什么

能解释的：

为什么这个菌换个地方就不行——它的基因组是围着「高原＋低温＋高氧化压力＋特定寄主」这一套条件长出来的，丢掉的那 2468 个基因回不来了。这也是《人工培育冬虫夏草难在哪》里那些坎的底层原因之一。

没解释的：

这份研究没有给出虫草素等次生代谢产物基因簇的结论。 关于冬虫夏草到底含不含虫草素的那场分歧，我们在《虫草素是什么》里如实写过两边的证据——这份基因组研究没有对那场分歧下判断，我们也就不借它下判断。

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出处：Xia E-H 等，The caterpillar fungus, *Ophiocordyceps sinensis*, genome provides insights into highland adaptation of fungal pathogenicity，*Scientific Reports*，2017 年 5 月 11 日，DOI: 10.1038/s41598-017-01869-z。