Mielės, dumbliai ir grybai kartu palaiko kerpes

Kaip matėme ankstesniame įraše apie kerpės, jiems reikia tam tikrų aplinkos sąlygų, kad jie galėtų gerai išgyventi ir tinkamai daugintis kol kolonizuos teritoriją.

Kerpė yra simbiozinio dumblio ir grybo santykio rezultatas. Tačiau mokslininkai, tiek metų kerpes tyrę, rado naują atradimą: tame dviejų santykyje yra trečiasis, mielės. Kaip tai, kad po tiek metų trukusių mokslininkų nebuvo suprasta, kad šiame simbiotiniame santykyje yra mielių?

Simbiotinis dumblių ir grybų santykis

Tikrai jūs gyvenime matėte uolą su dėmėmis ant jos paviršiaus. Dėmės, kurių spalvos gali skirtis tarp juodos, rudos, oranžinės ar žalios. Jūs taip pat galėjote pamatyti šias vietas ant stogų, ant senų namų, medžių ir kt. Šios dėmės, kurias matėte yra kerpės, kurios susidaro susijungus tarp dumblių ir grybų.

Gamtoje egzistuoja įvairūs gyvų organizmų santykių tipai. Mes randame gyvas būtybes, kurios yra kompetentingos tarpusavyje, kitas - parazitus ir kitas, kurių santykiai naudinga tiek. Labiau nei simbiozė, tinkamiausias techninis žodis jai yra tarpusavio ryšys. Tarpusavio ryšys yra dumblių ir grybelio, formuojančio kerpę, kurioje abi šalys pelnosi iš santykių, santykis. Ką jūs abu galite gauti iš šių santykių?

Kerpės gyvenime dumbliai vaidina pagrindinį vaidmenį atlikti fotosintezę, kad galėtų pateikti grybui organinių medžiagų. Trumpai pristabdome, kad paaiškintume, jog grybai nėra autotrofinės būtybės, tai yra, jie nesintetina savo maisto kaip augalai. Grybams šerti reikia organinių medžiagų. Šios organinės medžiagos dumbliai prisideda fotosintezės metu. Norėdami grąžinti jūros dumblių malonę, grybas sulaiko vandenį ir mineralines druskas iš aplinkos, kurioje gyvena, kad ir koks sausas jis būtų, apsaugo nuo išsausėjimo.

Kaip matome, šie santykiai stiprėja. Ir laimi, ir sugeba išgyventi gana sudėtingoje aplinkoje.

Kiek naudingos kerpės?

Mes matėme santykį, kad dumbliai ir grybai turi sugebėti suformuoti kerpes. Bet kam mes naudojame kerpes? Kerpės istorijoje buvo naudojamos įvairiems tikslams, kuriais mes esame:

• Šiaurės Afrikoje ir Kanarų salose auganti manos kerpė gali būti naudojama kaip maistas. Šiaurės ašigalyje elniai ir karibai minta kerpėmis.
• Farmacijos pramonėje jie yra įpratę gauti antibiotikų, vitamino C ir dažiklių, kaip lakmusas.
• Kosmetikoje jie naudojami esencijoms ir kvepalams išgauti.

Taip pat noriu paminėti, kad kerpės šiandien naudojamos kaip užterštumo rodikliai. Kaip matėme ankstesniame įraše, minėtame anksčiau, kerpėms išgyventi reikalingos tam tikros atmosferos ir biotinės sąlygos. Jie yra pažeidžiami temperatūros, kritulių, drėgmės, plėšrūnų buvimo ir kt. Na, šis organizmas tarnauja kaip užterštumo rodiklis. Šiose vietose kerpės neauga, nes yra pažeidžiamos oro ar vandens ir dirvožemio taršos sukeltoms dalelėms. Todėl, jei pamatysime, kad vieta atitinka tinkamas sąlygas, kad kerpė gerai išgyventų, ir vis tiek jos nematome, ji mums pasakys, kad vieta yra užteršta.

Mielės kaip trečiasis santykių komponentas

Mes matėme, iš ko susidaro kerpė ir kas ją naudoja žmonėms. Vis dėlto, ką jūs pagalvotumėte, jei pasakyčiau, kad kerpę sudarančiuose santykiuose ne tik dumbliai ir grybai egzistuoja? Nuo pat gyvenimo mokyklose, institutuose ir universitetuose, kai tik buvo tiriamos kerpės, jos pradedamos apibrėžiant, kad tai yra simbiotinis dumblių ir grybelio ryšys. Bet naujausi tyrimai patvirtinkite, kad yra trečiasis santykių komponentas: mielės.

Planetoje yra daugiau nei 15.000 XNUMX kerpių rūšių ir visi jie buvo ištirti remiantis tuo, kad jie yra dumblių ir grybų santykio rezultatas. Bet šiandien galbūt laikas pradėti keisti šią idėją. Mielės yra šio dumblių ir grybelio konsorciumo, kaip kerpės komponento, dalis. Mokslininkams nepavyko nustatyti šio organizmo buvimo anksčiau net per galingus analitinius didinamuosius stiklus ir po šimtmečių ir kartų tyrimų.

Šio trečiojo santykių komponento atradėjai buvo podoktorantas Toby Spribille ir jo kolegos iš Montanos universitetų Misuloje, Upsaloje (Švedija), Graco (Austrija), Purdue (JAV) ir Kanados pažangiųjų tyrimų instituto Toronte. Norint padaryti šį atradimą, jie buvo nuodugniai naudojami, išskyrus galingus mikroskopinius stebėjimus, su genominiais stebėjimais.

Žinduoliams toksiškų kerpių tyrimas

Šis atradimas buvo ant žurnalo viršelio Mokslas ir numano visus revoliucija tam, kas buvo žinoma apie kerpes ir jų elgesį, išlikimą, santykius, fenologiją ir kt. Tai kelia susirūpinimą mokslininkams iš naujo įvertinti visas egzistuojančias žinias ir prielaidas (net ir pačias elementariausias) apie kerpių susidarymo būdą, apie tai, kaip jie išgyvena, kokį vaidmenį vaidina kiekvienas santykių elementas, kas kokį vaidmenį vaidina. Simbiozėje ir kiti klausimai.

Akivaizdu, kad, kaip ir beveik visi moksliniai atradimai, tai nebuvo tiksliai tyrimo objektas. Mokslininkų motyvacija buvo išsiaiškinti, kodėl dvi kerpių rūšys yra taip glaudžiai susijusios ir gyvena toje pačioje ekosistemoje, toks drastiškas skirtumas: vienas yra toksiškas žinduoliams, o kitas nėra. DNR analizė tik pagilino paslaptį, nes šios dvi rūšys turėjo identiškus genomus. Arba taip atrodė.

Mielės buvo atrastos dėl kerpių DNR

Norint paaiškinti šį atradimą, reikia paminėti kai kuriuos molekulinės biologijos elementus. Mes pradedame, nes genai yra pagaminti iš DNR, tačiau norint suaktyvinti šiuos genus, reikia atidaryti dvigubą azoto bazių spiralę ir pašalinti vienos iš jos gijų kopiją. Ši kopija, kurią mes paimame iš dvigubos spiralės, nėra DNR, nes ji turi tik vieną grandinę, todėl mes ją vadiname RNR. Todėl, jei nagrinėtume šią RNR grandinę, jūs netiesiogiai žiūrite į genus, kurie yra aktyviausi toje ląstelėje.

Tai ir darė šie mokslininkai. Jie išanalizavo šių dviejų rūšių kerpių RNR, norėdami išsiaiškinti, kodėl viena buvo toksiška žinduoliams, o kita - ne. Tikrai RNR sekoje jie galėjo sužinoti šios situacijos priežastis. Išanalizavus abi RNR, buvo pastebėtas gana didelis skirtumas: ir faktas yra tas, kad RNR neatitiko tik simbiozėje žinomo grybelio, bet ir kitos rūšies grybelio - mielių. Šios mielės jau pusantro šimtmečio tyrimų liko visiškai nepastebėtos. Be to, žinduoliams toksiškose kerpių rūšyse šių mielių buvo daug daugiau nei netoksiškose rūšyse.

Ankstesnėse kitų rūšių kerpių analizėse šios mielės buvo nepastebėtos, nes jos yra labai mažumos ląstelės šiame simbiontiniame santykyje. Vienoje ląstelėje randame tik vieną ar dvi DNR kopijas. Tačiau jau buvo atrasta, kad kai kurie jų genai yra labai aktyvūs ir kiekvienai DNR gali pagaminti šimtus ar tūkstančius RNR kopijų. Tai buvo raktas į sėkmę. Iš tiesų būtent mielės paaiškina, kodėl viena kerpė yra toksiška, o kita - ne, nepaisant to, kad visa kita yra identiška.

Kerpių tyrimas visame pasaulyje

Šis atradimas galėjo būti padarytas Montanos kerpėse, siekiant sužinoti, kodėl vienas buvo toksiškas žinduoliams, o kitas - ne, nepaisant to, kad turi tą patį genomą. Tačiau Tyrėjai ieškojo, ar šios mielės yra kerpėse visame pasaulyje. Nuo Japonijos iki Antarktidos per Lotynų Ameriką ar Etiopiją. Kaip jie tikėjosi, trečiasis šių simbiotinių santykių komponentas yra visose pasaulio kerpėse. Tai yra labiausiai paplitęs žymiausios biologijos simbiozės komponentas.

Taigi nuo šiol, kai mes apibrėžsime kerpę, turime pasakyti, kad tai simbiotinis dumblių, grybų ir mielių santykis (nors pačios mielės yra grybelio rūšis), kadangi šios mielės per visą istoriją buvo visose kerpėse, tačiau daugiau nei 100 metų jos buvo paslėptos nuo visų mokslininkų didinamųjų stiklų. Mokslininkai neabejotinai aptiko tai kitomis progomis, tačiau anksčiau to nesuprato.