Scinexx списанието за знания
Гъбите са навсякъде и могат да оцелеят в почти всичко. Дали като нишковидна плесен, мъничка спора или „класическа“ гъбичка на шапката - едва ли има място, където тя да не съществува. Но защо? Каква е тайната на тяхното изкуство за оцеляване и широко разпространение?
Някои гъби могат да понасят смъртоносни дози радиация и дори да се възползват от тях. Други се справят особено добре след пожари. Други пък доживяват до 1500 години и са с размер на повече от хиляда и половина футболни игрища. Но всички те са само малка част от прекрасния свят на гъбите. За някои от тях изследователите сега са открили какво стои зад техните очарователни способности, докато други все още са загадка за науката ...
Надя Подбрегар
Статус: 19 октомври 2007 г.
В храненето разнообразието е ключът
Гъбите имат решаващо предимство пред растенията: те не се нуждаят от никаква светлина. Вместо това те получават своята енергия и хранителни вещества от органичен материал. Те се хранят с това, което други организми - били те растения или животни - вече са приготвили. И не само това, те са и „всеядни животни“.
Всичко, основното е органично
Едва ли има диета, която гъбите да не използват: Те колонизират живи и мъртви части от растенията, живеят като лишеи в тясна връзка с водорасли или се възползват от метаболитните продукти на различни животни като паразити. Те също не се спират на хората, както показват досадното атлетическо стъпало или опасните форми на пневмония, причинени от гъбички.
В Ботаническия музей в Канбера, Австралия, гъбите поникват дори в замразена изложбена зала на субантарктически растения, която не само е била доста студена, но и не е предлагала много питателна храна. Но гъбите все пак намериха това, което търсеха, защото растат навсякъде, където има нещо органично за разлагане - без значение къде, как и под каква форма. Твърде често срещаните плесени на стената на банята или на филийка хляб свидетелстват за тяхната огромна адаптивност и изкуството на оцеляването.
Първична катастрофа с богати на гъби последици
Учените смятат, че гъбите може да са доминирали в земята дори за кратко време след праисторическата катастрофа, която е направила динозаврите изчезнали. Масивното въздействие на метеорита в края на Кредовия период, преди 65 милиона години, остави пейзажи изгорени и унищожени по целия свят и унищожи голяма част от всички сухоземни растителни и животински видове. Прах и газове от удара покриха цялата земя в тъмнина в продължение на няколко месеца.
Но нищо от това изобщо не притеснява група организми, напротив. За гъбите останките от дърво от мъртви дървета, труповете на мъртви животни и изсъхналите реликви от мъртви растения бяха истински рай. Лишени от своите хищници и съревнование, те могат да се разпространяват необезпокоявано и масово. Депозитите от онова време свидетелстват за това и днес: Виви Важда, специалист по първобитния прашец и спори от шведския университет в Лунд, изследва такива находища в Нова Зеландия.
Резултатът: Осемте сантиметра под границата K/T, които отбелязват въздействието на метеорита, все още са пълни с различни растителни реликви от края на Креда. Но тогава последва разрезът: изведнъж целият прашец изчезна. Остана един слой с дебелина четири милиметра, в който могат да бъдат намерени само спори на гъбички и счупени останки от гъбични нишки.
„Известно време след удара гъбите управляваха земята“, заключи Важдас. Това правило обаче не трябва да трае много дълго: След няколко месеца мъглата в атмосферата и светлината се вдигнаха, а с нея и растенията се върнаха. Но поне едно нещо показва много ясно този епизод от земната история: гъбите са истински оцелели - дори и днес.
Радиоактивността като източник на енергия
След ядрената авария в реактора в Чернобил в Беларус учените изпратиха робот до силно замърсените руини на разрушения реакторен блок. Той трябва да събира проби от материали за по-нататъшен анализ. Но това, което донесе със себе си, беше всичко друго, но не и мъртво, поне на части: очевидно там растеше и процъфтяваше черна гъба, съдържаща меланин, въпреки абсолютно смъртоносните дози радиация.
Тест за издръжливост в радиационната лаборатория
Любопитно е, че Артуро Касадевал, професор по микробиология и имунология в Медицинския колеж „Алберт Айнщайн“ в Ню Йорк, се е заел с тези странни оцелели. „Намерих това за много интересно и обсъдих с колегите дали тези гъби дори могат сами да използват радиацията като енергиен източник“, обяснява Касадевал.
За да проверят тази хипотеза, той и колегите му проведоха поредица от тестове върху три генетично различни гъби, подобни на дрожди. Всички те съдържаха тъмния пигмент меланин. Освен всичко друго, те излагат гъбите на радиация, която е 500 пъти по-голяма от естествената радиация на фона. Два от видовете, Wangiella dermatitidis и Cryptococcus neoformans, не само са преживели смъртоносната радиация, но дори са нараснали значително по-бързо, отколкото без радиоактивност. Но как?
Меланинът като ключов фактор
Това е точно това, което изследователите са искали да открият в поредица от физико-химични анализи и всъщност са открили това, което са търсили. Те открили, че именно тъмното багрило меланин абсорбира смъртоносната радиация. В процеса пигментът променя своята електронна структура - и по този начин евентуално предизвиква верижна реакция, която преобразува лъчевата енергия в химическа енергия и по този начин в крайна сметка създава високоенергийни съединения.
„Точно както пигментният хлорофил превръща слънчевата светлина в химическа енергия и дава възможност на растенията да растат и да живеят, нашите изследвания показват, че меланинът използва друга част от електромагнитния спектър, йонизиращо лъчение, за насърчаване на растежа на гъбичките“, обяснява Екатерина Дадачова, специалист по ядрена медицина и сътрудник в изследването. Тази констатация също е вълнуваща, тъй като пигментът се намира в много, ако не и в повечето видове гъби. Биологичната роля на багрилото обаче винаги е била загадка - досега.
Тайната на растежа на гъбите
В допълнение към разнообразието от техните хранителни стратегии, преди всичко техният изключително широк спектър от възможности за разпространение прави гъбите толкова успешни. Тъй като те не са доволни от един вид размножаване, но могат да превключват между различни форми на сексуално и несексуално размножаване според нуждите.
Когато нишките растат в кръгове
Един вид безполово размножаване просто нараства чрез клетъчно делене. Почти всички гъби са невидими за нас, скрити в подземната повърхност, като непрекъснато образуват нови гъбични клетки и нишки. Защото това, което според нас е често срещано за гъбата, кафявите или цветни шапки от гъби, мухоморка или гъба, са само върхът на айсберга. Те са само плодните тела на същинската, много по-голяма гъба, която е скрита в подземната повърхност.
И това се състои от кръгла, размножаваща се навън мрежа от милиони изключително фини, само части от милиметър дебели, разклоняващи се нишки, гъбните хифи. В случай на мухъл, например върху филия хляб, този кръгъл вид намазване е особено лесен за разглеждане. Но може да стане видима и в гората или на ливадите: когато гъба образува „феи пръстени“ или „вещици пръстени“.
Където феите танцуват
В миналото се смяташе, че тези пръстени от гъбни шапки са следи от феи или вещици, танцуващи в кръг. Тъй като нямаше указания къде другаде тези гъби трябва да получат своето специално геометрично подреждане. В действителност обаче не са необходими магически влияния: Тъй като приказните пръстени са просто резултат от типичната форма на кръгов растеж на гъбните хифи в подземния свят. Често тази подземна дейност се забелязва и на повърхността. Тогава нарастващите гъбични нишки консумират толкова много хранителни вещества от почвата, че не остава достатъчно за трева и други растения - те пожълтяват и умират.
Магистрала за бактерии
Но гъбичната мрежа е не само разрушителна, а напротив: за някои почвени бактерии тя дори представлява вид магистрала, добре дошла помощ за преодоляване на препятствия като въздух или недостатъчна влага в почвата. Микробиологът Лукас Й. Уик от университета в Лайпциг проведе лабораторни тестове, за да улови бактериите на практика, докато използва тази магистрала.
Съставките за експеримента: бактерия, наречена Pseudomonas putida, изкуствено препятствие от стъклени сфери, незамърсена почва с и без гъбична мрежа и любимата храна на бактерията, химичното вещество фенантрен. „Умишлено оставяме бактериите да се изправят срещу силата на гравитацията, така че да не можете да кажете: Може да има малко вода, която да тече и да влачи бактериите със себе си“, обяснява Уик. Всъщност бактериите стигнаха само до върха, където мрежа от гъби преминаваше през земята. При контролните експерименти без гъбички обаче бактериите заседнаха.
Гигантската гъба от Кристал Фолс
Примерът с известната гигантска гъба близо до американския град Кристал Фолс показва колко успешна може да бъде безполовата стратегия за разпространение на гъбите. Тук, на границата между щатите Мичиган и Уисконсин, биолозите случайно са попаднали на дървесна гъба, която първоначално се е появявала всеки ден. Armillaria bulbosa, техническото наименование на този вид Hallimasch.
Обикновено се храни с органичен материал, „любимата му храна“ са корените на дърветата, пънчетата и мъртвото дърво. Докато здравите, ненатоварени дървета обикновено могат да се справят добре с гъбичната атака върху корените им, това може да бъде фатално за слаби или много млади дървета: Те не получават достатъчно хранителни вещества и умират. За много жители на района гъбата в никакъв случай не беше нежелана, тъй като кафявите, ламеларни плодни тела на „медената гъба“ са годни за консумация. Собствениците на горите обаче можеха да му се насладят само в ограничена степен, защото младите фиданки от бор многократно ставаха жертва на гъбичките в горите им.
След като биолозите разбраха за гъбичките, те взеха различни проби от гифите на гъби от широк ареал, за да използват генетични анализи, за да определят колко огнища има. И анализът на тези данни показа нещо невероятно: Всички проби от площ от 150 квадратни метра очевидно са дошли само от един човек! Само една гъба беше проникнала и колонизирала цялата област с нейните хифи.
Матусал сред гъбите
Масата на гъбните нишки в подземното пространство е съответствала на повече от сто тона и се е доближила до теглото на един напълно пораснал син кит. При по-нататъшни лабораторни тестове биолозите изследват скоростта на растеж на Armillaria и изчисляват, че гигантската гъба от водопада Crytstal трябва да е на възраст поне 1500 години.
Оттогава са открити дори по-големи представители на такива гигантски гъби. Един от тях, разположен в Сините планини в източен Орегон, обхваща добри девет квадратни километра - площ с размер на 1665 футболни игрища.
Най-голямото сухоземно растение в девона
Преди 420 до 350 милиона години нашият свят изглеждаше много по-различно, отколкото днес: Тогава, по време на девона, първите висши растения тепърва започваха да се разпространяват по сушата. „По принцип това бяха само стъбла. Нямат корени. Нямат листа. Те нямаха нищо от това “, обяснява К. Кевин Бойс, асистент по наука за Земята в Чикагския университет. Милипедите, безкрилите насекоми и червеите са първите животни на сушата; гръбначните животни все още не са еволюирали. "Тогава светът беше много странно място."
Първите съдови растения, предците на всички днешни папрати, иглолистни и цъфтящи растения, също бяха доста бедни: най-големите от тях бяха високи едва метър. Но един вече се открояваше над всички останали: прототаксити. Багажник, висок повече от шест метра в средата на ниската растителност. Но какво беше това?
Иглолистно дърво, водорасли или гъбички?
Точно за това се разисква повече от век. Първоначално прототакситите са били объркани с иглолистни дървета, след това лишеи или водорасли - във всеки случай един от най-странните организми, живели някога. Сега учените на Бойс за първи път извършиха химически анализи върху изкопаеми останки от прототаксити, които показват, че всъщност това е гъба.
Екипът анализира въглеродните изотопи в прототакситите и в растенията от същата епоха. Установено е, че съотношението на въглерод-12 към въглерод-13 в "неизвестния гигантски щам" се различава значително от това на растенията - за изследователите ясна индикация, че не може да бъде растение. За разлика от тях, по-голяма вариация на изотопните съотношения е типична както за животни, така и за гъби. Така че прототаксисът трябваше да бъде гъба.
"Какъвто и да е спорът, хората винаги казват, че това е лудост", каза Бойс. „Шест метра висока гъба просто няма смисъл. Но също толкова малко шест метра високо водорасло и въпреки това има вкаменелостта. "
Гигантски ръст благодарение на липсата на хищници?
Все още остава въпросът защо от всички неща гъбата може да достигне толкова големи размери по това време. „Чудех се дали това може да е помогнало на прототакситите да разпространят своите шпори особено широко“, каза Карол Хотън, също от Националния природонаучен музей в Чикаго. "Това му позволи да колонизира блатистите местообитания, които бяха подходящи за него, които по това време бяха разпръснати из пейзажа."
Сравнително простите девонски екосистеми не съдържаха нищо, което би предотвратило постепенното нарастване на гъбичките за дълъг период от време. Тъй като тревопасните сухоземни животни все още не се бяха развили. По-късно дойдоха и динозаврите. В нашия съвременен свят обаче прототакситите не биха имали шанс. Тъй като изключително бавният му растеж също му попречи да може бързо да се възстанови от неуспехи или щети.
Оцеляване и разпространение чрез спори на гъбички
С растежа чрез хифи възможностите за разпространение на гъбичките в никакъв случай не са изчерпани. Друга стратегия гарантира тяхното оцеляване, особено в случай на неблагоприятни условия на околната среда: Много видове гъби могат да предизвикат специални форми на устойчивост и разпространение, спорите. Те възникват или в резултат на сексуално размножаване, или, както в повечето случаи, безполово, без „помощта“ на партньор. Получените гъбични спори са въоръжени срещу почти всичко. Те издържат без проблем на дехидратация, топлина и студ и могат да оцелеят в земята с години.
Огънят подготвя пътя
Някои видове гъби наистина се събуждат само след катастрофа: така наречените огнени гъби или фоникоиди. Някои от тях се нуждаят от стимулиране на топлината, така че спорите им, спящи в земята, изобщо да се активират, други се възползват от факта, че огънят практически стерилизира най-горните почвени слоеве и по този начин елиминира голяма част от досадните им бактериални конкуренти.
Последните, например, използват гъби от рода Pyronema: След горски пожари в Северна Америка и Австралия, прясно изгорелите площи обикновено се покриват отново и отново с малките, само около един милиметър големи, ярко розови цветни плодни тела на тези гъби. Според последните открития те дори се възползват два пъти от изгорената земя: от една страна, тя почти не съдържа бактерии, от друга страна, огънят е изместил почвената химия в алкален диапазон - и точно това Пиронема много обича.
Хвърлячите на шпорите
Много гъби също използват спорите си за разпространение на по-големи разстояния - по-далеч, отколкото гъбичните нишки някога биха могли. Пилоболус, гъбичка, която живее върху кравешки тор, използва вид центрофуга под налягане, за да разпространи спорите си. Нарастващото налягане на течността в стъблото на нейните нежни, прозрачни плодни тела взривява върха на гъбата, покрит с черни спори, и го катапултира до 2,5 метра със скорост около 10,8 метра в секунда.
Бързият с куршуми Sphaerobolus stellatus, известен също като „Cannonball Fungus“ на английски, достига още по-големи разстояния: жълтъчно-жълтото плодно тяло на тази гъба, която живее на дърво, е малко само два милиметра, но хвърля споровите си пакети до шест метра. В незряло състояние, наподобяващо затворена топка, плодните тела по-късно се отварят и цялата вътрешност на топката се издува експлозивно нагоре. Вътрешната стена на сферата се обръща отвътре като ръкавица и изстрелва споровия пакет по посока на светлината.
Кафяво-тъмните спори дори се придържат към гладки повърхности и в краен случай покриват стени, прозорци или щори с петнисто, трудно отстраняващо се покритие. Тук те могат да оцелеят дълго време, без да губят своята зародишна сила. Ако обаче се натъкнат на обещаващ, богат на хранителни вещества субстрат - дървесината на недостатъчно защитена рамка на прозореца или горски под - тогава спорите са в техния елемент. След кратко време те покълват, образуват хифи и цикълът на живот на гъбички започва отначало ...