Drojdie, alge și ciuperci, împreună pentru supraviețuirea lichenilor

După cum am văzut într-o postare anterioară despre licheni, au nevoie de anumite condiții de mediu pentru a putea supraviețui bine și pentru a se reproduce corect până la colonizarea teritoriului.

Un lichen este rezultatul unei relații simbiotice între o algă și o ciupercă. Cu toate acestea, oamenii de știință, după atât de mulți ani studiind licheni, am găsit o nouă descoperire: în acea relație de doi, există un al treilea, drojdia. Cum se face că, după atâția ani de studiu, oamenii de știință nu realizaseră prezența unei drojdii în această relație simbiotică?

Relația simbiotică dintre alge și ciuperci

Cu siguranță ați văzut vreodată o piatră cu pete pe suprafața ei în viața voastră. Pata ale cărei culori pot varia între negru, maro, portocaliu sau verde. De asemenea, ați putut vedea aceste pete pe acoperișuri, pe case vechi, copaci etc. Aceste pete pe care le-ai văzut sunt licheni care se formează printr-o asociere între o algă și o ciupercă.

În natură există diferite tipuri de relații între organismele vii. Găsim ființe vii care sunt competente între ele, altele care sunt paraziți și altele a căror relație beneficiază pe amândouă. Mai mult decât simbioză, cel mai potrivit cuvânt tehnic pentru aceasta este mutualism. Mutualismul este relația dintre alge și ciuperca care formează lichenul în care cele două părți câștigă din relație. Ce puteți ieși amândoi din această relație?

În viața unui lichen, algele joacă rolul fundamental al efectuați fotosinteza pentru a putea furniza materie organică ciupercii. Facem o scurtă pauză pentru a explica că ciupercile nu sunt ființe autotrofe, adică nu își sintetizează propriile alimente ca plantele. Ciupercile au nevoie de materie organică pentru a se hrăni. Această materie organică este contribuită de alge în timpul fotosintezei. Pentru a restitui favoarea algelor marine, ciuperca captează apă și săruri minerale din mediul în care trăiește, indiferent cât de uscat este și îi oferă protecție împotriva desecării.

După cum putem vedea, această relație merge de la o forță la alta. Ambele câștigă și reușesc să supraviețuiască în medii destul de complicate.

Cât de utile sunt lichenii?

Am văzut relația pe care o au algele și ciupercile pentru a putea forma licheni. Dar pentru ce folosim licheni? Lichenii au fost folosiți de-a lungul istoriei în diferite scopuri în care ne găsim:

• Lichenul de mană, care crește în Africa de Nord și Insulele Canare, poate fi folosit ca hrană. La Polul Nord, renii și cariburii se hrănesc cu licheni.
• În industria farmaceutică cu care sunt obișnuiți primiți antibiotice, vitamina C și coloranți, ca tornasul.
• În cosmetică sunt folosite pentru a extrage esențe și parfumuri.

De asemenea, vreau să menționez că lichenii sunt folosiți astăzi ca indicatori de contaminare. După cum am văzut în postul anterior menționat anterior, lichenii necesită anumite condiții atmosferice și biotice pentru a supraviețui. Sunt vulnerabili la temperaturi, precipitații, umiditate, prezența prădătorilor etc. Ei bine, acest organism servește ca indicator al contaminării. Fiind vulnerabili la particulele suspendate cauzate de poluarea aerului sau de poluarea apei și a solului, lichenii nu cresc în aceste locuri. Prin urmare, dacă vedem că un loc îndeplinește condițiile potrivite pentru ca un lichen să supraviețuiască bine și totuși nu îl vedem, ne va spune că locul este contaminat.

Drojdia ca a treia componentă a relației

Am văzut în ce constă un lichen și ce utilizări are pentru oameni. Totuși, ce ați crede dacă v-aș spune că algele și ciuperca nu sunt singurele care există în relația care alcătuiește lichenul? Dintr-o viață, în școli, institute și universități, ori de câte ori au fost studiați lichenii, încep prin a defini că este o relație simbiotică între alge și ciuperci. Dar studii recente confirmați că există o a treia componentă a relației: drojdia.

Pe planetă există peste 15.000 de specii de licheni și toate au fost studiate pe baza faptului că sunt rezultatul relației dintre alge și ciuperci. Dar astăzi, poate este timpul să începem să schimbăm această idee. Drojdia face parte din acest consorțiu între alge și ciuperci ca componentă a lichenului. Oamenii de știință nu au fost capabili să detecteze prezența acestui organism înainte nici măcar prin lupe analitice puternice și după secole și generații de studii.

Descoperitorii acestei a treia componente a relației au fost coleg de cercetare postdoctorală Toby Spribille și colegii săi de la universitățile din Montana din Missoula, Uppsala (Suedia), Graz (Austria), Purdue (SUA) și Institutul canadian pentru cercetări avansate din Toronto. Pentru a face această descoperire, acestea au fost utilizate în profunzime, în afară de observații microscopice puternice, cu observații genomice.

Studiul lichenilor toxici pentru mamifere

Această descoperire a fost pe coperta revistei Ştiinţă și presupune totul o revoluție pentru ceea ce se știa despre licheni și comportamentul lor, supraviețuirea, relațiile, fenologia etc. Acest lucru ridică îngrijorarea oamenilor de știință cu privire la reevaluarea tuturor cunoștințelor și presupunerilor care există (chiar și cele mai elementare) despre modul în care se formează lichenii, despre modul în care supraviețuiesc, ce rol joacă fiecare element al relației, despre cine joacă ce rol în simbioză, și alte probleme.

Evident, ca aproape toate descoperirile științifice, nu a fost exact obiectul de studiu. Motivația oamenilor de știință a fost de a afla de ce două specii de licheni sunt atât de strâns legate și care trăiesc în același ecosistem au o diferență atât de drastică: unul este toxic pentru mamifere și celălalt nu. Analiza ADN doar adâncise misterul, deoarece cele două specii aveau genomi identici. Sau cel puțin așa se părea.

Drojdia a fost descoperită datorită ADN-ului lichenic

Pentru a explica această descoperire, trebuie menționate unele elemente ale biologiei moleculare. Începem pentru că genele sunt formate din ADN, dar pentru a activa aceste gene, dubla helix a bazelor azotate trebuie deschisă și trebuie îndepărtată o copie a uneia dintre firele sale. Această copie pe care o luăm din helica dublă nu este ADN, deoarece are doar o singură catenă, motiv pentru care o numim ARN. Prin urmare, dacă se examinează acest fir de ARN, privești indirect genele care sunt cele mai active în acea celulă.

Asta făceau acești oameni de știință. Au analizat ARN-ul acestor două specii de licheni, pentru a deduce de ce una a fost toxică pentru mamifere și cealaltă nu. Cu siguranță, în secvența ARN, ei ar putea descoperi motivul acestei situații. După analiza ambelor ARN-uri, s-a descoperit o diferență destul de remarcabilă: și este că ARN-ul nu corespundea doar ciupercii cunoscute în simbioză, ci și unui alt tip de ciupercă, o drojdie. Această drojdie a trecut complet neobservată timp de un secol și jumătate de studii. În plus, speciile de lichen care erau toxice pentru mamifere conțineau mult mai mult din această drojdie decât speciile care nu erau toxice.

În analizele anterioare ale altor tipuri de licheni, această drojdie a fost trecută cu vederea, deoarece acestea sunt celule foarte minoritare în această relație de simbiont. Găsim doar una sau două copii de ADN pe celulă. Cu toate acestea, s-a descoperit deja că unele dintre genele lor sunt foarte active și pot face sute sau mii de copii de ARN pentru fiecare ADN. Aceasta a fost cheia succesului. Și într-adevăr, drojdia explică de ce un lichen este toxic și celălalt nu, în ciuda faptului că sunt identici în toate celelalte.

Studiul lichenilor din întreaga lume

Această descoperire ar putea fi făcută în lichenii din Montana pentru a descoperi de ce unul era toxic pentru mamifere și celălalt nu, în ciuda faptului că avea același genom. In orice caz, Cercetătorii au căutat prezența acestei drojdii în licheni din întreaga lume. Din Japonia până în Antarctica prin America Latină sau Etiopia. După cum se așteptau, a treia componentă a acestei relații simbiotice se găsește în toți lichenii din lume. Este o componentă omniprezentă a celei mai faimoase simbioze din biologie.

Prin urmare, de acum înainte, când definim un lichen, trebuie să spunem că este o relație simbiotică între o algă, o ciupercă și o drojdie (deși drojdia în sine este un tip de ciupercă), de vreme ce această drojdie a fost prezentă în toți lichenii de-a lungul istoriei, totuși a fost ascunsă de toate lupele oamenilor de știință de mai bine de 100 de ani. Oamenii de știință l-au detectat cu siguranță cu alte ocazii, dar nu și-au dat seama înainte.