Kvasinky, riasy a plesne, spoločne pre prežitie lišajníkov

Ako sme videli v predchádzajúcom príspevku o lišajníky, potrebujú určité podmienky prostredia, aby mohli dobre prežiť a správne sa množiť až do kolonizácie územia.

Lišajník je výsledkom symbiotického vzťahu medzi riasou a hubou. Vedci však po toľkých rokoch štúdia lišajníkov našli nový objav: v tom vzťahu dvoch je tretí, kvások. Ako to, že si vedci po toľkých rokoch štúdia neuvedomili prítomnosť kvasiniek v tomto symbiotickom vzťahu?

Symbiotický vzťah medzi riasami a hubami

Určite ste už niekedy videli skalu so škvrnami na povrchu. Farba, ktorej farby sa môžu líšiť od čiernej, hnedej, oranžovej alebo zelenej. Tieto miesta ste tiež mohli vidieť na strechách, na starých domoch, stromoch atď. Tieto škvrny, ktoré ste videli sú lišajníky, ktoré sa tvoria združením medzi riasou a hubou.

V prírode existujú rôzne typy vzťahov medzi živými organizmami. Nájdeme živé bytosti, ktoré sú medzi sebou kompetentné, iné sú parazity a ďalšie, ktorých vzťah je výhody oboje. Viac ako symbióza je najvhodnejším technickým slovom pre vzájomnosť. Mutualizmus je vzťah medzi riasami a hubami, ktoré tvoria lišajník, na ktorom obe strany získavajú zo vzťahu. Čo môžu obaja z tohto vzťahu vyťažiť?

V živote lišajníka hrajú riasy zásadnú úlohu vykonať fotosyntézu, aby bola schopná poskytnúť hubám organickú hmotu. Krátko sa pozastavíme, aby sme vysvetlili, že huby nie sú autotrofné bytosti, to znamená, že si nesyntetizujú svoju vlastnú potravu ako rastliny. Huby potrebujú na kŕmenie organickú hmotu. K tejto organickej hmote prispievajú riasy počas fotosyntézy. Ak chcete morským riasam vrátiť priazeň, huba zachytáva vodu a minerálne soli z prostredia, kde žije, bez ohľadu na to, aký je suchý, a poskytuje mu ochranu pred vysušením.

Ako vidíme, tento vzťah ide od úspechu k úspechu. Obaja vyhrávajú a dokážu prežiť v prostredí, ktoré je dosť komplikované.

Aké užitočné sú lišajníky?

Videli sme vzťah, že riasy a huby musia byť schopné vytvárať lišajníky. Na čo však používame lišajníky? Lišajníky sa v priebehu histórie používali na rôzne účely, v ktorých sa nachádzame:

• Ako jedlo sa dá použiť lišajník manný, ktorý rastie v severnej Afrike a na Kanárskych ostrovoch. Na severnom póle sa sobia a karibu živia lišajníkmi.
• Vo farmaceutickom priemysle sú zvyknutí dostať antibiotiká, vitamín C a farbivá, ako lakmus.
• V kozmetike sa používajú na extrakciu esencií a parfumov.

Chcem tiež spomenúť, že lišajníky sa dnes používajú ako ukazovatele kontaminácie. Ako sme videli v predchádzajúcom príspevku spomenutom predtým, lišajníky vyžadujú na prežitie určité atmosférické a biotické podmienky. Sú zraniteľné voči teplotám, dažďom, vlhkosti, prítomnosti predátorov atď. Tento organizmus slúži ako indikátor kontaminácie. Tým, že sú lišajníky citlivé na suspenzné častice spôsobené znečistením ovzdušia alebo vodou a pôdou, na týchto miestach nerastú. Preto ak vidíme, že miesto spĺňa správne podmienky na to, aby lišajník dobre prežil, a napriek tomu ho nevidíme, povie nám, že je kontaminované.

Kvasinky ako tretia zložka vzťahu

Videli sme, z čoho sa lišajník skladá a aké využitie má pre človeka. Čo by ste si však mysleli, keby som vám povedal, že riasy a huby nie sú jediné, ktoré existujú vo vzťahu, z ktorého sa lišajník skladá? Na školách, ústavoch a univerzitách od začiatku života, kedy sa lišajníky študovali, začínajú definíciou, že ide o symbiotický vzťah medzi riasami a hubami. Ale nedávne štúdie potvrdiť, že existuje tretia zložka vzťahu: droždie.

Na planéte existujú viac ako 15.000 XNUMX druhov lišajníkov a všetky boli študované na základe toho, že sú výsledkom vzťahu medzi riasami a hubami. Ale dnes je možno čas začať túto myšlienku meniť. Kvasinky sú súčasťou tohto konzorcia medzi riasami a hubami ako súčasť lišajníkov. Vedci nedokázali prítomnosť tohto organizmu zistiť skôr ani pomocou výkonných analytických zväčšovacích skiel a po storočiach a generáciách štúdií.

Objaviteľmi tejto tretej zložky vzťahu boli postdoktorandský výskumný pracovník Toby Spribille a jeho kolegovia z montanských univerzít v Missoule, Uppsale (Švédsko), Grazi (Rakúsko), Purdue (USA) a Kanadskom inštitúte pre pokročilý výskum v Toronte. Na uskutočnenie tohto objavu boli okrem výkonných mikroskopických pozorovaní dôkladne použité aj pri genomických pozorovaniach.

Štúdium lišajníkov toxických pre cicavce

Tento objav bol na obálke časopisu veda a predpokladá všetko revolúcia toho, čo sa vedelo o lišajníkoch a ich správaní, prežívaní, vzťahoch, fenológii atď. To vzbudzuje u vedcov obavy z prehodnotenia všetkých poznatkov a predpokladov, ktoré existujú (aj tie najzákladnejšie) o spôsobe formovania lišajníkov, o tom, ako prežijú, akú rolu hrajú jednotlivé prvky vzťahu, o to, kto akú rolu zohráva. V symbióze a ďalšie problémy.

Je zrejmé, že rovnako ako takmer všetky vedecké objavy, to nebol práve predmet štúdia. Motiváciou vedcov bolo zistiť, prečo sú dva druhy lišajníkov tak úzko spojené a že žijú v rovnakom ekosystéme, majú taký drastický rozdiel: jeden je toxický pre cicavce a druhý nie. Analýza DNA tajomstvo iba prehĺbila, pretože tieto dva druhy mali identické genómy. Alebo sa to tak zdalo.

Kvasinky boli objavené vďaka DNA lišajníkov

Na vysvetlenie tohto objavu je potrebné spomenúť niektoré prvky molekulárnej biológie. Začíname preto, že gény sú vyrobené z DNA, ale na aktiváciu týchto génov je potrebné otvoriť dvojitú špirálu dusíkatých báz a odstrániť kópiu jedného z jej reťazcov. Táto kópia, ktorú vyberieme z dvojitej špirály, nie je DNA, pretože má iba jedno vlákno, a preto jej hovoríme RNA. Ak teda niekto skúma tento reťazec RNA, nepriamo sa pozeráte na gény, ktoré sú v tejto bunke najaktívnejšie.

Toto robili títo vedci. Analyzovali RNA týchto dvoch druhov lišajníkov, aby sa dalo odvodiť, prečo je jeden toxický pre cicavce a druhý nie. Určite v sekvencii RNA mohli zistiť dôvod tejto situácie. Po analýze oboch RNA sa zistil celkom pozoruhodný rozdiel: a je to, že RNA nezodpovedala iba plesni známej v symbióze, ale aj inému druhu plesne, kvasinke. Tento kvások zostal po celé storočie a pol štúdií úplne nepovšimnutý. Okrem toho druhy lišajníkov, ktoré boli toxické pre cicavce, obsahovali oveľa viac týchto kvasiniek ako druhy, ktoré neboli toxické.

V predchádzajúcich analýzach iných druhov lišajníkov boli tieto kvasinky prehliadané, pretože sú v tomto symbiontovom vzťahu veľmi menšinové bunky. Na bunku nájdeme iba jednu alebo dve kópie DNA. Už sa však zistilo, že niektoré z ich génov sú veľmi aktívne a môžu vytvoriť stovky alebo tisíce kópií RNA pre každý z DNA. To bol kľúč k úspechu. A skutočne sú to práve kvasinky, ktoré vysvetľujú, prečo je jeden lišajník toxický a druhý nie, napriek tomu, že sú vo všetkom totožné.

Štúdium lišajníkov po celom svete

Tento objav sa mohol uskutočniť u lišajníkov v Montane, aby sa zistilo, prečo je jeden toxický pre cicavce a druhý nie, napriek tomu, že má rovnaký genóm. Avšak Vedci hľadali prítomnosť tohto kvasu v lišajníkoch po celom svete. Z Japonska do Antarktídy cez Latinskú Ameriku alebo Etiópiu. Ako očakávali, tretia zložka tohto symbiotického vzťahu sa nachádza vo všetkých lišajníkoch na svete. Je to všadeprítomná zložka najslávnejšej symbiózy v biológii.

Preto odteraz, keď definujeme lišajník, musíme povedať, že ide o symbiotický vzťah medzi riasami, hubami a kvasinkami (aj keď samotné kvasinky sú druhom húb), keďže sú tieto kvasinky v dejinách prítomné vo všetkých lišajníkoch, sú už viac ako 100 rokov skryté pred všetkými lupami vedcov. Vedci to určite zistili pri iných príležitostiach, ale predtým si to neuvedomili.