Scinexx журнал знань
Гриби є скрізь і можуть вижити майже все. Будь то ниткоподібна цвіль, крихітна суперечка або «класичний» грибок капелюхів - навряд чи знайдеться місце, де його не існує. Але чому? У чому секрет їхнього мистецтва виживання та широкого поширення?
Деякі гриби можуть переносити летальні дози опромінення і навіть отримувати від них користь. Інші особливо добре справляються після пожеж. Ще інші доживають до 1500 років і мають розмір більше півтори тисячі футбольних полів. Але всі вони - лише крихітна частина дивовижного світу грибів. Для деяких з них дослідники тепер виявили, що стоїть за їх захоплюючими здібностями, тоді як інші все ще залишаються загадкою для науки ...
Надя Подбрегар
Статус: 19 жовтня 2007 р
У харчуванні різноманітність є ключовим фактором
Гриби мають вирішальну перевагу перед рослинами: їм не потрібно світло. Натомість вони отримують енергію та поживні речовини з органічного матеріалу. Вони харчуються тим, що інші організми - будь то рослини чи тварини - вже приготували. І не тільки це, вони ще й "всеїдні".
Все, головне органічно
Навряд чи існує дієта, яку б не використовували гриби: вони заселяють живі та мертві частини рослин, живуть як лишайники у тісній взаємодії з водоростями або отримують користь від продуктів метаболізму різних тварин як паразити. Вони також не зупиняються на людях, як показує надокучлива стопа спортсмена або небезпечні форми пневмонії, спричинені грибками.
У ботанічному музеї в Канберрі, Австралія, гриби навіть проростають у замороженому субантарктичному салоні рослин, який був не тільки досить холодним, але й не міг запропонувати багато поживної їжі. Але гриби все-таки знайшли те, що шукали, бо ростуть скрізь, де є щось органічне для розкладання - незалежно від того, де, як і в якому вигляді. Занадто поширена цвіль на стіні ванної або на скибочці хліба свідчить про їх величезну пристосованість та мистецтво виживання.
Первісна катастрофа з багатими на гриби наслідками
Вчені вважають, що гриби могли панувати на землі навіть короткий час після доісторичної катастрофи, яка призвела до вимирання динозаврів. Величезний вплив метеориту в кінці крейдового віку, 65 мільйонів років тому, призвів до спалення та руйнування ландшафтів у всьому світі та знищення значної частини всіх наземних видів рослин і тварин. Пил і гази від удару огортали всю землю темрявою на кілька місяців.
Але нічого з цього зовсім не турбувало групу організмів, навпаки. Оскільки для грибів, залишки деревини з мертвих дерев, туші мертвих тварин та всохлі реліквії мертвих рослин були майже землею молока та меду. Позбавлені хижаків і конкуренції вони могли безперешкодно і масово поширюватися. Депозити того часу свідчать про це і сьогодні: Віві Вайда, спеціаліст з первинної пилку та спор із шведського університету Лунда, досліджувала такі родовища в Новій Зеландії.
Результат: вісім сантиметрів нижче межі K/T, що відзначали вплив метеорита, все ще були повні різноманітних рослинних реліквій пізнього крейдового періоду. Але потім відбувся поріз: раптом вся пилок зникла. Залишився шар товщиною чотири міліметри, в якому можна було знайти лише суперечки грибів та зламані реліквії грибкових ниток.
"Деякий час після удару гриби правили землею", - підсумував Вайдас. Однак це правило не повинно тривати дуже довго: через кілька місяців серпанок в атмосфері і світло піднялися, а разом з ним і рослини повернулися. Але цей епізод в історії Землі дуже чітко показує одне: гриби справді вижили - навіть сьогодні.
Радіоактивність як джерело енергії
Після ядерної катастрофи в чорнобильському реакторі в Білорусі вчені направили робота в сильно забруднені руїни зруйнованого блоку реакторів. Йому слід зібрати зразки матеріалу для подальшого аналізу. Але те, що він привіз із собою, було що завгодно, але не мертвим, принаймні частинами: там, очевидно, рос і процвітав чорний гриб, що містить меланін, незважаючи на абсолютно смертельні дози радіації.
Тест на витривалість в радіаційній лабораторії
Цікаво, що професор мікробіології та імунології в Медичному коледжі імені Альберта Ейнштейна в Нью-Йорку Артуро Касадевал взяв на себе цих дивних вижилих. "Я виявив це дуже цікавим і обговорив із колегами, чи можуть ці гриби навіть використовувати радіацію самі як джерело енергії", - пояснює Касадевал.
Щоб перевірити цю гіпотезу, він та його колеги провели серію тестів на трьох генетично різних дріжджоподібних грибах. Всі вони містили темний пігмент меланін. Серед іншого, вони піддавали гриби випромінюванню, яке в 500 разів перевищувало природне фонове випромінювання. Два види, Wangiella dermatitidis та Cryptococcus neoformans, не тільки пережили смертельне випромінювання, вони навіть зросли значно швидше, ніж без радіоактивності. Але як?
Меланін як ключовий фактор
Це саме те, що дослідники хотіли з'ясувати під час серії фізико-хімічних аналізів, і вони насправді знайшли те, що шукали. Вони виявили, що саме темний барвник меланін поглинає смертельну радіацію. У процесі пігмент змінює свою електронну структуру - і, отже, може викликати ланцюгову реакцію, яка перетворює енергію випромінювання в хімічну енергію і, таким чином, в кінцевому підсумку створює високоенергетичні сполуки.
"Подібно до того, як пігментний хлорофіл перетворює сонячне світло в хімічну енергію і дає можливість рослинам рости і жити, наші дослідження показують, що меланін використовує інший розділ електромагнітного спектру, іонізуюче випромінювання, для сприяння росту грибів", - пояснює Катерина Дадачова, фахівець з ядерної медицини та співавтор дослідження. Ця знахідка також захоплює, оскільки пігмент міститься в багатьох, якщо не в більшості видів грибів. Однак біологічна роль барвника завжди була загадкою - дотепер.
Секрет росту грибів
На додаток до різноманітності їхніх харчових стратегій, це насамперед надзвичайно широкий спектр можливостей для розповсюдження, що робить гриби настільки успішними. Оскільки їх не влаштовує один тип розмноження, але вони можуть переключатися між різними формами статевого та несексуального розмноження, якщо потрібно.
Коли нитки ростуть колами
Один із типів безстатевого розмноження просто зростає завдяки поділу клітин. Майже всі гриби для нас непомітні, заховані в підземці, постійно утворюючи нові грибкові клітини і нитки. Оскільки те, що ми вважаємо загальним для гриба, коричневі або кольорові капелюшки боровиків, мухоморів або грибів - це лише вершина айсберга. Вони є лише плодовими тілами справжнього, набагато більшого гриба, який захований у підземці.
І це складається з кругової, що розростається назовні мережі з мільйонів надзвичайно тонких, лише частками міліметра товстими, розгалуженими нитками, грибних гіф. У випадку плісняви, наприклад, на скибочці хліба, такий круглий тип намазки особливо легко побачити. Але це також може стати помітним у лісі або на луках: коли гриб утворює "феї кільця" або "відьми кільця".
Де феї танцюють
Раніше ці кільця капелюшкових грибів вважалися слідами фей або відьом, що танцювали по колу. Оскільки не було вказівки, де ще ці гриби повинні отримати своє особливе геометричне розташування. Однак насправді немає необхідності в будь-яких магічних впливах: адже феєричні кільця - це просто результат типової кругової форми росту грибних гіф у підземній глибині. Часто ця підземна діяльність також помітна на поверхні. Тоді зростаючі грибні нитки споживають із ґрунту стільки поживних речовин, що не вистачає трави та інших рослин - вони жовтіють і гинуть.
Шосе для бактерій
Але грибкова мережа не тільки руйнує, навпаки: для деяких ґрунтових бактерій вона навіть утворює своєрідну магістраль, бажану допомогу для подолання перешкод, таких як повітря або недостатня кількість вологи в ґрунті. Мікробіолог Лукас Ю. Вік з Лейпцизького університету проводив лабораторні дослідження з метою практично виловлювання бактерій під час використання цієї автостради.
Інгредієнти для експерименту: бактерія під назвою Pseudomonas putida, штучна перешкода зі скляних сфер, незабруднений грунт з грибковою сіткою та без неї та улюблена їжа бактерії, хімічна речовина фенантрен. "Ми навмисно дозволяємо бактеріям протистояти силі тяжіння, так що ви не можете сказати: може бути трохи води, яка стікає і тягне бактерії за собою", - пояснює Вік. Насправді бактерії досягли лише вершини, де сітка грибків проходила крізь землю. Однак у контрольних експериментах без грибків бактерії застрягли.
Гігантський гриб із Кришталевого водоспаду
Приклад відомого гігантського гриба поблизу американського міста Кристал-Фоллз показує, наскільки успішною може бути стратегія безстатевого поширення грибів. Тут, на кордоні між штатами Мічиган та Вісконсін, біологи випадково натрапили на деревний гриб, який спочатку з’являвся щодня. Armillaria bulbosa, технічна назва цього виду Hallimasch.
Зазвичай він харчується органічним матеріалом, його «улюбленою їжею» є коріння дерев, пні та мертва деревина. Хоча здорові, ненапружені дерева зазвичай можуть добре справлятися з грибковою атакою на їх коріння, це може бути фатальним для слабких або дуже молодих дерев: вони не отримують достатньо поживних речовин і гинуть. Для багатьох жителів району гриб був далеко не небажаним, оскільки коричневі пластинчасті плодові тіла «медового гриба» їстівні. Однак власники лісу могли насолоджуватися цим лише обмежено, оскільки молоді саджанці сосни неодноразово ставали жертвами грибка в їх лісах.
Після того, як біологам стало відомо про гриб, вони взяли різні зразки гіф гриба з широкої території, щоб за допомогою генетичного аналізу визначити, скільки було вогнищ. І аналіз цих даних показав щось дивовижне: всі зразки площею 150 квадратних метрів, очевидно, походили лише від однієї людини! Тільки один гриб проник і колонізував всю територію своїми гіфами.
Мафусаїл серед грибів
Маса грибних ниток у підземці відповідала більше ста тонн і наближалася до ваги повнорослого блакитного кита. У подальших лабораторних випробуваннях біологи досліджували швидкість росту армілярії і підрахували, що гігантському грибку з водоспаду Крітстал має бути не менше 1500 років.
З тих пір були виявлені ще більші представники таких гігантських грибів. Один з них, розташований у Блакитних горах на сході Орегону, простягається на дев’ять квадратних кілометрів - площа розміром 1665 футбольних полів.
Найбільша сухопутна рослина в девоні
420 - 350 мільйонів років тому наш світ виглядав зовсім інакше, ніж сьогодні: тоді, під час девону, перші вищі рослини тільки починали поширюватися на суші. “В принципі це були просто стебла. Вони не мали коренів. У них не було листя. У них цього не було », - пояснює К. Кевін Бойс, доцент кафедри наук про Землю в Чиказькому університеті. Міліпеди, безкрилі комахи та черви були першими тваринами на суші; хребетні ще не еволюціонували. "Тоді світ був дуже дивним місцем".
Перші судинні рослини, предки всіх сьогоднішніх папоротей, хвойних та квіткових рослин, також були досить бідними: найбільші з них мали ледь метр. Але один уже виділявся над усіма іншими: прототаксити. Стовбур висотою більше шести метрів посеред низької рослинності. Але що це було?
Хвойна, водорості або гриб?
Це саме те, про що дискутують вже більше століття. Спочатку прототаксити прийняли за хвойне дерево, потім лишайник або водорость - у будь-якому випадку один із найдивніших організмів, що коли-небудь жили. Зараз вчені Бойса вперше провели хімічний аналіз викопних залишків прототакситів, які показують, що насправді це був гриб.
Команда проаналізувала ізотопи вуглецю в прототакситах і в рослинах тієї ж епохи. Було виявлено, що співвідношення вуглецю-12 до вуглецю-13 у "невідомому гігантському штамі" суттєво відрізнялося від співвідношення рослин - для дослідників явна ознака того, що це не може бути рослина. На відміну від цього, більший діапазон змін співвідношень ізотопів характерний як для тварин, так і для грибів. Тож прототаксис повинен був бути грибом.
"Незалежно від суперечок, люди завжди говорять, що це божевілля", - сказав Бойс. «Шестиметровий гриб просто не має сенсу. Але так само мало водорості висотою шість метрів, і все-таки є копалина ".
Гігантський зріст завдяки відсутності хижаків?
Досі залишається питання, чому з усіх видів гриб на той час міг досягти таких величезних масштабів. "Мені було цікаво, чи може це допомогти прототакситам розповсюдити його суперечки особливо широко", - каже Керол Хоттон, також із Національного музею природної історії в Чикаго. "Це дозволило йому колонізувати болотисті місця проживання, які були для нього придатними, які на той час були розкидані по ландшафту".
Порівняно прості екосистеми девону не містили нічого, що могло б перешкодити грибу поступово зростати протягом тривалого періоду часу. Тому що рослиноїдні наземні тварини ще не були розвинені. Пізніше прийшли і динозаври. Однак у нашому сучасному світі прототаксити не мали б шансів. Оскільки надзвичайно повільний ріст також заважав йому швидко оговтатися від невдач або пошкоджень.
Виживання та поширення через спори грибів
З ростом за допомогою гіф можливості розповсюдження грибків аж ніяк не вичерпуються. Інша стратегія гарантує їх виживання, особливо у випадку несприятливих умов навколишнього середовища: багато видів грибів можуть спричиняти особливі форми стійкості та поширення - спори. Вони виникають або в результаті статевого розмноження, або, як у більшості випадків, безстатевим шляхом, без “допомоги” партнера. Утворюються спори грибків озброєні майже проти всього. Вони без проблем витримують зневоднення, спеку і холод і можуть вижити в землі роками.
Вогонь готує шлях
Деякі види грибів насправді прокидаються лише після катастрофи: так звані пожежні гриби або фенікоїди. Деяким з них потрібен стимул тепла, щоб спори, що сплять у землі, взагалі активізувались, іншим вигідний той факт, що вогонь практично стерилізує самі верхні шари ґрунту і таким чином усуває значну частину їх надокучливих бактеріальних конкурентів.
Наприклад, останні використовують гриби роду Pyronema: Після лісових пожеж у Північній Америці та Австралії, щойно спалені ділянки, як правило, покриваються знову і знову крихітними плодовими тілами цих грибів розміром лише близько одного міліметра, яскраво-рожевого кольору. Згідно з останніми висновками, вони навіть двічі отримують вигору від випаленої землі: з одного боку, вона майже не містить бактерій, з іншого боку, вогонь змістив хімію грунту в лужний діапазон - і саме це дуже любить Піронема.
Мета шпори
Багато грибів також використовують свої спори для розповсюдження на більші відстані - далі, ніж це могли б колись грибні нитки. Пілоболус, гриб, який мешкає на коров’яку, використовує тип центрифуги під тиском для розповсюдження спор. Зростаючий тиск рідини в ніжці її ніжних, прозорих плодових тіл зриває кінчик гриба, покритий чорними спорами, і катапультує його до 2,5 метрів зі швидкістю близько 10,8 метрів на секунду.
Швидкий до кулі Sphaerobolus stellatus, також відомий англійською мовою як “Cannonball Fungus”, досягає ще більшої відстані: жовтково-жовте плодове тіло цього гриба, що мешкає на дереві, має розмір лише два міліметри, але воно кидає спорові пакети до шести метрів. У незрілому стані, схожому на закриту кульку, плодові тіла згодом розриваються і вся внутрішня частина кульки вибухово випирає вгору. Внутрішня стінка кульки вивертається навиворіт, як рукавичка, і вистрілює споровий пакет у напрямку світла.
Коричнево-темні суперечки навіть прилипають до гладких поверхонь і, в крайньому випадку, покривають стіни, вікна або жалюзі плямистим, важким для видалення покриттям. Тут вони можуть вижити довгий час, не втрачаючи своєї зародкової сили. Якщо, однак, вони стикаються з перспективним, поживним субстратом - деревиною неадекватно захищеної віконної рами або лісовою підлогою - тоді спори в їх стихії. Через короткий час вони проростають, утворюють гіфи і цикл життя грибків починається спочатку ...