Μαγιά, φύκια και μύκητες, μαζί για την επιβίωση των λειχήνων

Όπως είδαμε σε μια προηγούμενη ανάρτηση για λειχήνες, χρειάζονται ορισμένες περιβαλλοντικές συνθήκες για να μπορούν να επιβιώσουν καλά και να αναπαραχθούν σωστά μέχρι να αποικίσει το έδαφος.

Η λειχήνα είναι το αποτέλεσμα μιας συμβιωτικής σχέσης μεταξύ άλγης και μύκητα. Ωστόσο, οι επιστήμονες, μετά από τόσα χρόνια μελετώντας λειχήνες, βρήκαν μια νέα ανακάλυψη: σε αυτή τη σχέση των δύο, υπάρχει μια τρίτη, μαγιά. Πώς είναι ότι μετά από τόσα χρόνια μελέτης, οι επιστήμονες δεν είχαν συνειδητοποιήσει την παρουσία ζύμης σε αυτήν τη συμβιωτική σχέση;

Συμβιωτική σχέση μεταξύ των φυκών και του μύκητα

Σίγουρα έχετε δει ποτέ έναν βράχο με κηλίδες στην επιφάνεια του στη ζωή σας. Λεκές του οποίου τα χρώματα μπορούν να διαφέρουν μεταξύ μαύρου, καφέ, πορτοκαλιού ή πράσινου. Μπορείτε επίσης να δείτε αυτά τα σημεία στις στέγες, σε παλιά σπίτια, δέντρα κ.λπ. Αυτά τα σημεία που έχετε δει είναι λειχήνες που σχηματίζονται μέσω συσχέτισης μεταξύ άλγης και μύκητα.

Στη φύση υπάρχουν διάφοροι τύποι σχέσεων μεταξύ ζωντανών οργανισμών. Βρίσκουμε ζωντανά όντα που είναι ικανά μεταξύ τους, άλλα που είναι παράσιτα και άλλα των οποίων η σχέση ωφελεί και τα δύο. Περισσότερο από τη συμβίωση, η πιο κατάλληλη τεχνική λέξη για αυτό είναι ο αμοιβαισμός. Ο αμοιβαισμός είναι η σχέση μεταξύ των φυκών και του μύκητα που σχηματίζουν τη λειχήνα στην οποία τα δύο μέρη κερδίζουν από τη σχέση. Τι μπορείτε να βγείτε και οι δύο από αυτήν τη σχέση;

Στη ζωή μιας λειχήνας, τα φύκια διαδραματίζουν τον θεμελιώδη ρόλο πραγματοποιεί φωτοσύνθεση για να παρέχει οργανική ύλη στον μύκητα. Σταματούμε εν συντομία για να εξηγήσουμε ότι οι μύκητες δεν είναι αυτοτροφικά όντα, δηλαδή δεν συνθέτουν τα δικά τους τρόφιμα όπως τα φυτά. Τα μανιτάρια χρειάζονται οργανική ύλη για να ταΐσουν. Αυτή η οργανική ύλη συνεισφέρεται από τα φύκια κατά τη φωτοσύνθεση. Για να επιστρέψω την εύνοια στα φύκια, ο μύκητας συλλαμβάνει νερό και μεταλλικά άλατα από το περιβάλλον όπου ζει, ανεξάρτητα από το πόσο ξηρό είναι, και του παρέχει προστασία από την αποξήρανση.

Όπως μπορούμε να δούμε, αυτή η σχέση πηγαίνει από δύναμη σε δύναμη. Και οι δύο κερδίζουν και καταφέρνουν να επιβιώσουν σε περιβάλλοντα που είναι αρκετά περίπλοκα.

Πόσο χρήσιμες είναι οι λειχήνες;

Έχουμε δει τη σχέση ότι τα φύκια και οι μύκητες πρέπει να είναι σε θέση να σχηματίσουν λειχήνες. Αλλά για ποιο λόγο χρησιμοποιούμε λειχήνες; Οι λειχήνες έχουν χρησιμοποιηθεί σε όλη την ιστορία για διάφορους σκοπούς στους οποίους βρισκόμαστε:

• Η λειχήνα Manna, η οποία αναπτύσσεται στη Βόρεια Αφρική και τα Κανάρια Νησιά, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως τροφή. Στο Βόρειο Πόλο, οι τάρανδοι και το καρίμπου τρέφονται με λειχήνες.
• Στη φαρμακευτική βιομηχανία έχουν συνηθίσει πάρτε αντιβιοτικά, βιταμίνη C και βαφές, όπως το litmus.
• Στα καλλυντικά χρησιμοποιούνται για την εξαγωγή αρωματικών ουσιών και αρωμάτων.

Θέλω επίσης να αναφέρω ότι οι λειχήνες χρησιμοποιούνται σήμερα ως δείκτες μόλυνσης. Όπως είδαμε στην προηγούμενη ανάρτηση που αναφέρθηκε προηγουμένως, οι λειχήνες απαιτούν ορισμένες ατμοσφαιρικές και βιοτικές συνθήκες για να επιβιώσουν. Είναι ευάλωτα σε θερμοκρασίες, βροχοπτώσεις, υγρασία, παρουσία αρπακτικών κ.λπ. Λοιπόν, αυτός ο οργανισμός χρησιμεύει ως δείκτης μόλυνσης. Όντας ευάλωτοι σε αιωρούμενα σωματίδια που προκαλούνται από ατμοσφαιρική ρύπανση ή νερό και έδαφος, οι λειχήνες δεν αναπτύσσονται σε αυτά τα μέρη. Επομένως, εάν δούμε ότι ένα μέρος πληροί τις σωστές προϋποθέσεις για να επιβιώσει καλά μια λειχήνα, και όμως δεν το βλέπουμε, θα μας πει ότι το μέρος είναι μολυσμένο.

Μαγιά ως το τρίτο συστατικό της σχέσης

Έχουμε δει τι αποτελείται από μια λειχήνα και τι χρησιμοποιεί για τον άνθρωπο. Ωστόσο, τι θα σκεφτόσασταν αν σας είπα ότι τα φύκια και ο μύκητας δεν είναι τα μόνα που υπάρχουν στη σχέση που αποτελεί τη λειχήνα; Από μια ζωή, σε σχολεία, ινστιτούτα και πανεπιστήμια, όποτε έχουν μελετηθεί λειχήνες, ξεκινούν ορίζοντας ότι είναι μια συμβιωτική σχέση μεταξύ των φυκών και του μύκητα. Αλλά πρόσφατες μελέτες επιβεβαιώστε ότι υπάρχει ένα τρίτο συστατικό της σχέσης: μαγιά.

Στον πλανήτη υπάρχουν περισσότερα από 15.000 είδη λειχήνων και όλα αυτά έχουν μελετηθεί με βάση το ότι είναι το αποτέλεσμα της σχέσης μεταξύ των φυκών και του μύκητα. Αλλά σήμερα, ίσως είναι καιρός να αρχίσουμε να αλλάζουμε αυτήν την ιδέα. Η μαγιά είναι μέρος αυτής της κοινοπραξίας μεταξύ φύκια και μύκητα ως συστατικό της λειχήνας. Οι επιστήμονες δεν μπόρεσαν να εντοπίσουν την παρουσία αυτού του οργανισμού πριν ακόμη και μέσω ισχυρών αναλυτικών μεγεθυντικών φακών και μετά από αιώνες και γενιές μελετών.

Οι ερευνητές αυτής της τρίτης συνιστώσας της σχέσης ήταν μεταδιδακτορικός ερευνητής Toby Spribille και τους συναδέλφους του από τα Πανεπιστήμια της Μοντάνα στη Μισούλα, την Ουψάλα (Σουηδία), το Γκρατς (Αυστρία), το Purdue (ΗΠΑ) και το Καναδικό Ινστιτούτο Προηγμένης Έρευνας στο Τορόντο. Για να γίνει αυτή η ανακάλυψη, έχουν χρησιμοποιηθεί σε βάθος, εκτός από ισχυρές μικροσκοπικές παρατηρήσεις, με γονιδιωματικές παρατηρήσεις.

Μελέτη λειχήνων τοξικών για τα θηλαστικά

Αυτή η ανακάλυψη ήταν στο εξώφυλλο του περιοδικού Επιστήμη και υποθέτει όλα μια επανάσταση για ό, τι ήταν γνωστό για τις λειχήνες και τη συμπεριφορά τους, την επιβίωση, τις σχέσεις, τη φαινολογία κ.λπ. Αυτό εγείρει ανησυχίες για τους επιστήμονες σχετικά με την επανεκτίμηση όλων των γνώσεων και των υποθέσεων που υπάρχουν (ακόμη και των πιο βασικών) σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο σχηματίζονται οι λειχήνες, για το πώς επιβιώνουν, για τον ρόλο που διαδραματίζει κάθε στοιχείο της σχέσης, για το ποιος παίζει ποιο ρόλο. και άλλα θέματα.

Προφανώς, όπως σχεδόν όλες οι επιστημονικές ανακαλύψεις, αυτό δεν ήταν ακριβώς το αντικείμενο της μελέτης. Το κίνητρο των επιστημόνων ήταν να ανακαλύψουν γιατί δύο είδη λειχήνων σχετίζονται τόσο στενά και που ζουν στο ίδιο οικοσύστημα έχουν τόσο δραστική διαφορά: το ένα είναι τοξικό για τα θηλαστικά και το άλλο δεν είναι. Η ανάλυση DNA είχε εμβαθύνει μόνο το μυστήριο, επειδή τα δύο είδη είχαν πανομοιότυπα γονιδιώματα. Ή έτσι φαινόταν.

Η μαγιά ανακαλύφθηκε χάρη στο DNA λειχήνων

Για να εξηγήσουμε αυτήν την ανακάλυψη, ορισμένα στοιχεία της μοριακής βιολογίας πρέπει να αναφερθούν. Ξεκινάμε επειδή τα γονίδια είναι κατασκευασμένα από DNA, αλλά για να ενεργοποιηθούν αυτά τα γονίδια, πρέπει να ανοίξει η διπλή έλικα των αζωτούχων βάσεων και πρέπει να αφαιρεθεί ένα αντίγραφο ενός από τα σκέλη του. Αυτό το αντίγραφο που βγάζουμε από τη διπλή έλικα δεν είναι DNA καθώς έχει μόνο ένα σκέλος, γι 'αυτό το ονομάζουμε RNA. Επομένως, εάν κάποιος εξετάσει αυτό το σκέλος του RNA, εξετάζετε έμμεσα τα γονίδια που είναι πιο ενεργά σε αυτό το κύτταρο.

Αυτό έκαναν αυτοί οι επιστήμονες. Ανέλυσαν το RNA αυτών των δύο ειδών λειχήνες, προκειμένου να εξαχθεί το συμπέρασμα γιατί το ένα ήταν τοξικό για τα θηλαστικά και το άλλο δεν ήταν. Σίγουρα στην ακολουθία RNA θα μπορούσαν να ανακαλύψουν τον λόγο αυτής της κατάστασης. Μετά την ανάλυση και των δύο RNA, ανακαλύφθηκε μια αξιοσημείωτη διαφορά: και το γεγονός είναι ότι το RNA δεν αντιστοιχεί μόνο στον μύκητα που είναι γνωστός στη συμβίωση, αλλά και σε έναν άλλο τύπο μύκητα, μια μαγιά. Αυτή η μαγιά έχει περάσει εντελώς απαρατήρητη για ενάμιση αιώνα μελετών. Επιπλέον, τα είδη λειχήνων που ήταν τοξικά για τα θηλαστικά περιείχαν πολύ περισσότερο από αυτή τη μαγιά από τα είδη που δεν ήταν τοξικά.

Σε προηγούμενες αναλύσεις άλλων τύπων λειχήνων, αυτή η μαγιά είχε παραβλεφθεί επειδή είναι πολύ μειονοτικά κύτταρα σε αυτήν τη συμβιβαστική σχέση. Βρίσκουμε μόνο ένα ή δύο αντίγραφα DNA ανά κύτταρο. Ωστόσο, έχει ήδη ανακαλυφθεί ότι ορισμένα από τα γονίδια τους είναι πολύ ενεργά και μπορούν να δημιουργήσουν εκατοντάδες ή χιλιάδες αντίγραφα RNA για κάθε DNA. Αυτό ήταν το κλειδί για την επιτυχία. Και πράγματι, είναι η μαγιά που εξηγεί γιατί η μία λειχήνα είναι τοξική και η άλλη δεν είναι, παρά το γεγονός ότι είναι πανομοιότυπα σε όλα τα άλλα.

Μελέτη λειχήνων σε όλο τον κόσμο

Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να γίνει στις λειχήνες της Μοντάνα για να ανακαλύψει γιατί το ένα ήταν τοξικό για τα θηλαστικά και το άλλο όχι, παρά το ότι είχε το ίδιο γονιδίωμα. Ωστόσο, Οι ερευνητές αναζήτησαν την παρουσία αυτής της μαγιάς σε λειχήνες σε όλο τον κόσμο. Από την Ιαπωνία στην Ανταρκτική μέσω της Λατινικής Αμερικής ή της Αιθιοπίας. Όπως περίμεναν, το τρίτο συστατικό αυτής της συμβιωτικής σχέσης βρίσκεται σε όλες τις λειχήνες στον κόσμο. Είναι ένα διαδεδομένο συστατικό της πιο διάσημης συμβίωσης στη βιολογία.

Έτσι από τώρα και στο εξής, όταν ορίζουμε μια λειχήνα, πρέπει να πούμε ότι είναι μια συμβιωτική σχέση μεταξύ άλγης, μύκητα και ζύμης (αν και η ίδια η μαγιά είναι ένας τύπος μύκητα), καθώς αυτή η μαγιά υπήρχε σε όλες τις λειχήνες σε όλη την ιστορία, ωστόσο, έχει κρυφτεί από όλα τα μεγεθυντικά γυαλιά των επιστημόνων για περισσότερα από 100 χρόνια. Οι επιστήμονες το έχουν εντοπίσει σίγουρα σε άλλες περιπτώσεις, αλλά δεν το έχουν συνειδητοποιήσει στο παρελθόν.