Raugs, aļģes un sēnītes kopā ķērpju izdzīvošanai

Kā mēs redzējām iepriekšējā ziņojumā par ķērpji, viņiem ir vajadzīgi noteikti vides apstākļi, lai viņi varētu labi izdzīvot un pienācīgi vairoties līdz teritorijas kolonizēšanai.

Ķērpis ir aļģu un sēņu simbiotisko attiecību rezultāts. Tomēr zinātnieki, tik daudzus gadus pētot ķērpjus, atraduši jaunu atklājumu: šajās divu attiecībās ir trešais, raugs. Kā tas notiek, ka pēc tik daudziem studiju gadiem zinātnieki nebija sapratuši rauga klātbūtni šajās simbiotiskās attiecībās?

Simbiotiskās attiecības starp aļģēm un sēnītēm

Protams, jūs kādreiz esat redzējis klinti ar plankumiem uz tās virsmas. Traips, kura krāsas var atšķirties starp melnu, brūnu, oranžu vai zaļu. Jūs esat varējis redzēt arī šīs vietas uz jumtiem, uz vecām mājām, kokiem utt. Šīs vietas, kuras esat redzējis ir ķērpji, kas veidojas, apvienojoties aļģēm un sēnēm.

Dabā pastāv dažāda veida attiecības starp dzīvajiem organismiem. Mēs atrodam dzīvas būtnes, kas ir kompetentas savā starpā, citas ir parazīti un citas, kuru attiecības ir savstarpēji saistītas nāk par labu abiem. Vairāk nekā simbioze, vispiemērotākais tehniskais vārds tam ir savstarpīgums. Savstarpīgums ir attiecības starp aļģēm un sēnītēm, kas veido ķērpju, kurā abas puses iegūst no attiecībām. Ko jūs abi varat iegūt no šīm attiecībām?

Ķērpju dzīvē aļģēm ir galvenā loma veikt fotosintēzi, lai sēnītei nodrošinātu organisko vielu. Mēs īsi apstājamies, lai paskaidrotu, ka sēnes nav autotrofiskas būtnes, tas ir, tās nesintezē paši savu pārtiku kā augi. Sēnēm barošanai ir vajadzīgas organiskas vielas. Šo organisko vielu aļģes veicina fotosintēzes laikā. Lai atgrieztos jūras aļģu labvēlībā, sēne uztver ūdeni un minerālsāļus no dzīves vietas, neatkarīgi no tā, cik sauss tas ir, un nodrošina aizsardzību pret izžūšanu.

Kā redzam, šīs attiecības iet no spēka. Gan uzvar, gan izdodas izdzīvot diezgan sarežģītās vidēs.

Cik noderīgi ir ķērpji?

Mēs esam redzējuši attiecības, ka aļģēm un sēnēm jāspēj veidot ķērpjus. Bet kam mēs izmantojam ķērpjus? Ķērpji visā vēsturē ir izmantoti dažādiem mērķiem, kuros mēs atrodamies:

• Kā pārtiku var izmantot mannas ķērpjus, kas aug Ziemeļāfrikā un Kanāriju salās. Ziemeļpolā ziemeļbrieži un karibu pārtiek no ķērpjiem.
• Farmācijas nozarē viņi ir pieraduši saņemt antibiotikas, C vitamīnu un krāsvielas, tāpat kā lakmusu.
• Kosmētikā tos izmanto esenču un smaržu ekstrakcijai.

Es arī vēlos pieminēt, ka ķērpji mūsdienās tiek izmantoti kā piesārņojuma rādītāji. Kā mēs redzējām iepriekšējā iepriekš minētajā ierakstā, ķērpjiem, lai izdzīvotu, ir nepieciešami noteikti atmosfēras un biotiskie apstākļi. Viņi ir neaizsargāti pret temperatūru, nokrišņiem, mitrumu, plēsēju klātbūtni utt. Nu, šis organisms kalpo kā piesārņojuma indikators. Būdami neaizsargāti pret daļiņām suspensijā, ko izraisa gaisa piesārņojums vai ūdens un augsne, ķērpji šajās vietās neaug. Tāpēc, ja mēs redzam, ka vieta atbilst pareizajiem nosacījumiem, lai ķērpis labi izdzīvotu, un tomēr mēs to neredzam, tas mums paziņos, ka vieta ir piesārņota.

Raugs kā trešā attiecību sastāvdaļa

Mēs esam redzējuši, no kā sastāv ķērpis un kas to izmanto cilvēkiem. Tomēr, ko jūs domājat, ja es jums teiktu, ka aļģes un sēne nav vienīgie, kas pastāv attiecībās, kas veido ķērpju? Kopš dzīves mūža skolās, institūtos un universitātēs, sākot ar ķērpju izpēti, viņi vispirms nosaka, ka tās ir simbiotiskas attiecības starp aļģēm un sēnītēm. Bet nesenie pētījumi apstipriniet, ka pastāv trešā attiecību sastāvdaļa: raugs.

Uz planētas ir vairāk nekā 15.000 XNUMX ķērpju sugu un visi no tiem ir pētīti, pamatojoties uz to, ka tie ir aļģu un sēņu attiecību rezultāts. Bet šodien varbūt ir laiks sākt mainīt šo ideju. Raugs ir daļa no šī konsorcija starp aļģēm un sēnītēm kā ķērpju sastāvdaļa. Zinātnieki nebija spējuši noteikt šī organisma klātbūtni agrāk, pat izmantojot jaudīgus analītiskos palielināmos stiklus un pēc gadsimtiem un paaudžu pētījumiem.

Šīs trešās attiecību sastāvdaļas atklājēji ir bijuši pēcdoktorantūras pētnieks Tobijs Spribils un viņa kolēģi no Montānas universitātēm Misulā, Upsalā (Zviedrija), Grācā (Austrija), Purdjū (ASV) un Kanādas progresīvo pētījumu institūtā Toronto. Lai veiktu šo atklājumu, tie ir rūpīgi izmantoti, izņemot jaudīgus mikroskopiskus novērojumus, ar genomiskiem novērojumiem.

Zīdītājiem toksisko ķērpju izpēte

Šis atklājums ir bijis uz žurnāla vāka Zinātne un pieņem visu revolūcija tam, kas bija zināms par ķērpjiem un to uzvedību, izdzīvošanu, attiecībām, fenoloģiju utt. Tas zinātniekiem rada bažas par visu esošo (pat visvienkāršāko) zināšanu un pieņēmumu pārvērtēšanu par ķērpju veidošanās veidu, par to, kā viņi izdzīvo, kādu lomu spēlē katrs attiecību elements, par to, kurš kādu lomu spēlē simbiozē. , un citi jautājumi.

Acīmredzot, tāpat kā gandrīz visi zinātniskie atklājumi, tas nebija tieši izpētes objekts. Zinātnieku motivācija bija noskaidrot, kāpēc divas ķērpju sugas ir tik cieši saistītas un dzīvo vienā ekosistēmā tik krasas atšķirības: viens ir toksisks zīdītājiem, bet otrs nav. DNS analīze tikai padziļināja noslēpumu, jo abām sugām bija identiski genomi. Vai tā likās.

Raugs tika atklāts, pateicoties ķērpju DNS

Lai izskaidrotu šo atklājumu, ir jāpiemin daži molekulārās bioloģijas elementi. Mēs sākam, jo ​​gēni ir izgatavoti no DNS, taču, lai aktivizētu šos gēnus, ir jāatver slāpekļa bāzu dubultā spirāle un jānoņem viena no tās pavedieniem kopija. Šī kopija, kuru mēs izņemam no dubultās spirāles, nav DNS, jo tai ir tikai viena virkne, tāpēc mēs to saucam par RNS. Tāpēc, ja kāds pārbauda šo RNS virkni, jūs netieši skatāties uz gēniem, kas ir visaktīvākie šajā šūnā.

To šie zinātnieki darīja. Viņi analizēja šo divu ķērpju sugu RNS, lai secinātu, kāpēc viens bija toksisks zīdītājiem, bet otrs - nē. Protams, RNS secībā viņi varēja atklāt šīs situācijas iemeslu. Pēc abu RNS analīzes tika atklāta diezgan ievērojama atšķirība: un tas, ka RNS neatbilda tikai simbiozē pazīstamajai sēnei, bet arī citam sēnīšu veidam - raugam. Šis raugs pusotra gadsimta pētījumu laikā ir palicis pilnīgi nepamanīts. Turklāt ķērpju sugā, kas bija toksiska zīdītājiem, šī rauga bija daudz vairāk nekā sugā, kas nebija toksiska.

Iepriekšējās cita veida ķērpju analīzēs šis raugs tika aizmirsts, jo tās ir ļoti mazākumtautību šūnas šajās simbiontu attiecībās. Vienā šūnā mēs atrodam tikai vienu vai divas DNS kopijas. Tomēr jau ir atklāts, ka daži no viņu gēniem ir ļoti aktīvi un katram DNS var izgatavot simtiem vai tūkstošiem RNS kopiju. Tā bija veiksmes atslēga. Un patiešām, tieši raugs izskaidro, kāpēc viens ķērpis ir toksisks, bet otrs nav, neskatoties uz to, ka tie ir identiski visā pārējā.

Ķērpju izpēte visā pasaulē

Šo atklājumu varēja izdarīt Montānas ķērpjos, lai atklātu, kāpēc viens bija toksisks zīdītājiem, bet otrs nebija, neskatoties uz to, ka tam ir viens un tas pats genoms. Tomēr Pētnieki meklēja šī rauga klātbūtni ķērpjos visā pasaulē. No Japānas līdz Antarktīdai caur Latīņameriku vai Etiopiju. Kā viņi gaidīja, šo simbiotisko attiecību trešais komponents ir atrodams visos ķērpjos pasaulē. Tas ir vispazīstamākās bioloģijas simbiozes sastāvdaļa.

Tāpēc no šī brīža, kad mēs definējam ķērpju, mums jāsaka, ka tās ir simbiotiskas attiecības starp aļģēm, sēnītēm un raugu (kaut arī pats raugs ir sēnītes veids), tā kā šis raugs visu vēsturi ir bijis visos ķērpjos, tomēr tas ir paslēpts no visiem zinātnieku palielinātajiem stikliem vairāk nekā 100 gadus. Zinātnieki to noteikti ir konstatējuši arī citos gadījumos, taču iepriekš to nav sapratuši.