שמרים, אצות ופטריות, יחד להישרדות חזזיות

כפי שראינו בפוסט הקודם אודות חזזיות, הם זקוקים לתנאים סביבתיים מסוימים כדי להיות מסוגלים לשרוד היטב ולהתרבות כראוי עד ליישוב השטח.

חזזית היא תוצאה של קשר סימביוטי בין אצה לפטרייה. עם זאת, מדענים, לאחר כל כך הרבה שנים שחקרו חזזיות, מצאתי תגלית חדשה: במערכת היחסים של שניים, יש שמרים שלישיים. איך זה שאחרי כל כך הרבה שנים של מחקר מדענים לא הבינו את נוכחותם של שמרים במערכת היחסים הסימביוטית הזו?

קשר סימביוטי בין אצות ופטריות

אין ספק שראית אי פעם סלע עם כתמים על פניו. כתם שצבעיו יכולים להשתנות בין שחור, חום, כתום או ירוק. הצלחת לראות גם את הנקודות האלה על הגגות, על בתים ישנים, עצים וכו '. כתמים אלה שראית הם חזזיות שנוצרות באמצעות קשר בין אצה לפטרייה.

בטבע ישנם סוגים שונים של קשר בין אורגניזמים חיים. אנו מוצאים יצורים חיים המוסמכים בינם לבין עצמם, אחרים שהם טפילים ואחרים שקשר ביניהם מרוויח את שניהם. יותר מסימביוזה, המילה הטכנית המתאימה ביותר עבורה היא הדדיות. הדדיות היא הקשר בין האצות לפטרייה היוצרים את החזזית בה שני הצדדים מרוויחים מהקשר. מה שניכם יכולים להפיק מהיחסים האלה?

בחיי חזזית, האצות ממלאות את התפקיד הבסיסי של לבצע פוטוסינתזה כדי להיות מסוגל לספק חומר אורגני לפטרייה. אנו נעצרים בקצרה כדי להסביר שפטריות אינן יצורים אוטוטרופיים, כלומר אינן מסנתזות את המזון שלהן כמו צמחים. פטריות זקוקות לחומרים אורגניים כדי להאכיל אותן. חומר אורגני זה תורם על ידי האצות במהלך הפוטוסינתזה. כדי להחזיר את החסד לאצות, הפטרייה תופסת מלחי מים ומינרלים מהסביבה בה היא מתגוררת, לא משנה כמה יבש הוא, ומעניק לו הגנה מפני התייבשות.

כפי שאנו רואים, מערכת יחסים זו עוברת מכוח לעוצמה. שניהם מנצחים ומצליחים לשרוד בסביבות די מורכבות.

עד כמה חזזיות שימושיות?

ראינו את הקשר שיש לאצות ופטריות כדי להיות מסוגלים ליצור חזזיות. אבל בשביל מה אנו משתמשים בחזזיות? לאורך זמן השתמשנו בלישנים למטרות שונות בהן אנו נמצאים:

• חזזית מאנה, הגדלה בצפון אפריקה ובאיים הקנריים, יכולה לשמש מזון. בקוטב הצפוני איילים וקריביות ניזונים מחזזיות.
• בתעשיית התרופות הם רגילים קבל אנטיביוטיקה, ויטמין C וצבעים, כמו לקמוס.
• בקוסמטיקה הם משמשים להפקת תמציות ובשמים.

אני גם רוצה להזכיר כי חזזיות משמשות כיום כ אינדיקטורים לזיהום. כפי שראינו בפוסט הקודם שהוזכר קודם לכן, חזזיות דורשות תנאים אטמוספריים וביוטיים מסוימים כדי לשרוד. הם פגיעים לטמפרטורות, גשמים, לחות, נוכחות טורפים וכו '. ובכן, אורגניזם זה משמש אינדיקטור לזיהום. בהיותם פגיעים לחלקיקים תלויים הנגרמים על ידי זיהום אוויר או מים ואדמה, חזזיות אינן צומחות במקומות אלה. לכן, אם נראה כי מקום עומד בתנאים המתאימים לחזזית לשרוד היטב, ובכל זאת אנו לא רואים אותו, הוא יגיד לנו שהמקום מזוהם.

שמרים כמרכיב השלישי במערכת היחסים

ראינו ממה מורכב חזזית ואילו שימושים יש לה בבני אדם. עם זאת, מה היית חושב אם אגיד לך שהאצות והפטריות אינן היחידות שקיימות במערכת היחסים המרכיבה את החזזית? מאז חיים שלמים, בבתי ספר, מכונים ואוניברסיטאות, בכל פעם שנחקרו חזזיות, הם מתחילים בהגדרה שמדובר בקשר סימביוטי בין אצות ופטריות. אבל מחקרים אחרונים לאשר שיש מרכיב שלישי בקשר: שמרים.

על הפלנטה יש יותר מ -15.000 מינים של חזזיות וכולם נחקרו על בסיס היותם תוצאה של הקשר בין אצות ופטריות. אבל היום, אולי הגיע הזמן להתחיל לשנות את הרעיון הזה. שמרים הם חלק מקונסורציום זה בין אצות ופטריות כמרכיב חזזית. מדענים לא הצליחו לזהות את נוכחותו של אורגניזם זה אפילו קודם באמצעות משקפי הגדלה אנליטיים רבי עוצמה ואחרי מאות ודורות של מחקרים.

המגלים של מרכיב שלישי זה במערכת היחסים היו עמית מחקר פוסט-דוקטורט טובי ספריביל ועמיתיו מאוניברסיטאות מונטנה במיסולה, אופסלה (שבדיה), גראץ (אוסטריה), פרדו (ארה"ב) והמכון הקנדי למחקר מתקדם בטורונטו. על מנת לגלות תגלית זו נעשה בהם שימוש מעמיק, מלבד תצפיות מיקרוסקופיות חזקות, עם תצפיות גנומיות.

חקר חזזיות רעילות ליונקים

גילוי זה נמצא על שער המגזין מדע ומניח כל מהפכה למה שהיה ידוע על חזזיות והתנהגותם, הישרדותם, מערכות יחסים, פנולוגיה וכו '. זה מעורר חשש אצל מדענים לגבי הערכה מחודשת של כל הידע וההנחות שקיימות (אפילו הבסיסיות ביותר) לגבי צורת החזזיות, לגבי האופן שבו הם שורדים, איזה תפקיד ממלא כל מרכיב בקשר, ומי משחק איזה תפקיד. בסימביוזה , ונושאים אחרים.

ברור שכמעט כל התגליות המדעיות, זה לא היה בדיוק מושא המחקר. המוטיבציה של המדענים הייתה לגלות מדוע שני מינים של חזזיות קשורים זה לזה כל כך ולחיים באותה מערכת אקולוגית יש הבדל כה דרסטי: אחד רעיל ליונקים והשני לא. ניתוח ה- DNA רק העמיק את התעלומה, מכיוון שלשני המינים היה גנום זהה. או כך לפחות נראה.

שמרים התגלו הודות לדנ"א חזזית

על מנת להסביר תגלית זו, יש להזכיר כמה אלמנטים של ביולוגיה מולקולרית. אנו מתחילים מכיוון שגנים עשויים מדנ"א, אך על מנת להפעיל את הגנים הללו, יש לפתוח את הסליל הכפול של בסיסי החנקן ולהסיר עותק של אחד מגדיליו. העותק הזה שאנו מוציאים מהסליל הכפול אינו DNA, מכיוון שיש לו רק קווצה אחת, ולכן אנו מכנים אותו RNA. לכן, אם בוחנים את גדיל ה- RNA הזה, אתה מסתכל בעקיפין על הגנים הפעילים ביותר בתא זה.

זה מה שעשו המדענים האלה. הם ניתחו את ה- RNA של שני מינים אלה של חזזיות, על מנת להסיק מדוע אחד רעיל ליונקים והשני לא. בוודאי ברצף ה- RNA הם יכלו לגלות את הסיבה למצב זה. לאחר הניתוח של שני ה- RNA התגלה הבדל די מדהים: והיא שה- RNA לא התאים רק לפטרייה הידועה בסימביוזה, אלא גם לסוג אחר של פטריות, שמרים. שמרים אלה לא נעלמו מעיניהם במשך מאה וחצי מחקרים. בנוסף, מינים של חזזית שהיו רעילים ליונקים הכילו הרבה יותר של שמרים אלה מאשר המינים שלא היו רעילים.

בניתוחים קודמים של סוגים אחרים של חזזיות, התעלמו משמרים אלה מכיוון שהם תאי מיעוט מאוד בקשר הסימביונטי הזה. אנו מוצאים רק עותק אחד או שניים של DNA לכל תא. עם זאת, כבר התגלה שחלק מהגנים שלהם פעילים מאוד ויכולים ליצור מאות או אלפי עותקים של RNA לכל אחד מה- DNA. זה היה המפתח להצלחה. ואכן, השמרים הם שמסבירים מדוע חזזית אחת רעילה והשנייה לא, למרות העובדה שהם זהים בכל השאר.

חקר חזזיות ברחבי העולם

גילוי זה יכול להתבצע בחזזיות מונטנה כדי לגלות מדוע אחד רעיל ליונקים והשני לא, למרות שיש לו אותו הגנום. למרות זאת, החוקרים חיפשו אחר נוכחות שמרים אלה בחזזיות ברחבי העולם. מיפן לאנטארקטיקה דרך אמריקה הלטינית או אתיופיה. כפי שציפו, המרכיב השלישי של מערכת יחסים סימביוטית זו נמצא בכל חזזיות העולם. זהו מרכיב מתפשט בסימביוזה המפורסמת ביותר בביולוגיה.

אז מעתה ואילך, כאשר אנו מגדירים חזזית, עלינו לומר שזהו קשר סימביוטי בין אצה, פטרייה ושמרים (למרות שמרים עצמם הם סוג של פטרייה), מכיוון שמרים אלה קיימים בכל חזזיות לאורך ההיסטוריה, עם זאת, הם הוסתרו מכל משקפי ההגדלה של מדענים במשך יותר מ -100 שנה. מדענים בוודאי זיהו זאת בהזדמנויות אחרות, אך לא הבינו זאת בעבר.