ยีสต์สาหร่ายและเชื้อราร่วมกันเพื่อความอยู่รอดของไลเคน

ดังที่เราเห็นในโพสต์ก่อนหน้านี้เกี่ยวกับ ไลเคนพวกมันต้องการสภาพแวดล้อมบางอย่างเพื่อให้สามารถดำรงอยู่ได้ดีและแพร่พันธุ์ได้อย่างเหมาะสม จนถึงการล่าอาณานิคม

ไลเคนเป็นผลมาจากความสัมพันธ์ทางชีวภาพระหว่างสาหร่ายและเชื้อรา อย่างไรก็ตามหลังจากนั้นหลายปีนักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาไลเคน ได้พบการค้นพบใหม่: ในความสัมพันธ์ของสองคนนั้นมียีสต์ที่สาม เป็นอย่างไรหลังจากการศึกษาเป็นเวลาหลายปีนักวิทยาศาสตร์ไม่ได้ตระหนักถึงการมียีสต์ในความสัมพันธ์ทางชีวภาพนี้?

ความสัมพันธ์ทางชีวภาพระหว่างสาหร่ายและเชื้อรา

แน่นอนคุณเคยเห็นหินที่มีจุดบนพื้นผิวของมันในชีวิตของคุณ คราบที่มีสีอาจแตกต่างกันไประหว่างสีดำสีน้ำตาลสีส้มหรือสีเขียว คุณยังสามารถเห็นจุดเหล่านี้บนหลังคาบ้านเก่าต้นไม้ ฯลฯ จุดเหล่านี้ที่คุณเคยเห็น เป็นไลเคนที่เกิดจากความสัมพันธ์ระหว่างสาหร่ายและเชื้อรา

ในธรรมชาติมีความสัมพันธ์หลายประเภทระหว่างสิ่งมีชีวิต เราพบสิ่งมีชีวิตที่มีความสามารถระหว่างกันคนอื่น ๆ ที่เป็นปรสิตและคนอื่น ๆ ที่มีความสัมพันธ์ ประโยชน์ทั้งสองอย่าง มากกว่า symbiosis คำทางเทคนิคที่เหมาะสมที่สุดสำหรับคำนี้คือลัทธิซึ่งกันและกัน การรวมกันเป็นความสัมพันธ์ระหว่างสาหร่ายและเชื้อราที่ก่อตัวเป็นไลเคนซึ่งทั้งสองฝ่ายได้รับจากความสัมพันธ์ คุณทั้งคู่จะได้อะไรจากความสัมพันธ์นี้?

ในชีวิตของไลเคนสาหร่ายมีบทบาทพื้นฐาน ทำการสังเคราะห์แสงเพื่อให้สารอินทรีย์แก่เชื้อรา เราหยุดสั้น ๆ เพื่ออธิบายว่าเชื้อราไม่ใช่สิ่งมีชีวิตอัตโนมัตินั่นคือพวกมันไม่ได้สังเคราะห์อาหารของตัวเองเหมือนพืช เห็ดต้องการอินทรียวัตถุในการเลี้ยง สารอินทรีย์นี้เกิดจากสาหร่ายในระหว่างการสังเคราะห์แสง เพื่อคืนความโปรดปรานให้กับสาหร่ายทะเล เชื้อราจับน้ำและเกลือแร่จากสิ่งแวดล้อมที่มันอาศัยอยู่ ไม่ว่าจะแห้งแค่ไหนและป้องกันการผึ่งให้แห้ง

อย่างที่เราเห็นความสัมพันธ์นี้เกิดขึ้นจากจุดแข็งไปสู่จุดแข็ง ทั้งชนะและจัดการเพื่อเอาตัวรอดในสภาพแวดล้อมที่ค่อนข้างซับซ้อน

ไลเคนมีประโยชน์อย่างไร?

เราได้เห็นความสัมพันธ์ที่ว่าสาหร่ายและเชื้อราต้องสามารถสร้างไลเคนได้ แต่เราใช้ไลเคนเพื่ออะไร? ไลเคนถูกนำมาใช้ตลอดประวัติศาสตร์เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆที่เราพบว่า:

• ไลเคนแมนนาซึ่งเติบโตในแอฟริกาเหนือและหมู่เกาะคานารีสามารถใช้เป็นอาหารได้ ที่ขั้วโลกเหนือกวางเรนเดียร์และกวางคาริบูกินไลเคน
• ในอุตสาหกรรมยาพวกเขาคุ้นเคย รับยาปฏิชีวนะวิตามินซีและสีย้อมเช่นกระดาษลิตมัส
• ในเครื่องสำอางพวกเขาใช้เพื่อสกัดสาระสำคัญและน้ำหอม

ฉันอยากจะพูดถึงว่าไลเคนถูกนำมาใช้ในปัจจุบันเช่นกัน ตัวบ่งชี้การปนเปื้อน ดังที่เราเห็นในโพสต์ก่อนหน้านี้ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ไลเคนต้องการสภาวะทางบรรยากาศและทางชีวภาพบางอย่างเพื่อให้อยู่รอด พวกมันเสี่ยงต่ออุณหภูมิปริมาณน้ำฝนความชื้นการปรากฏตัวของสัตว์นักล่า ฯลฯ สิ่งมีชีวิตนี้ทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้การปนเปื้อน เนื่องจากมีความเสี่ยงต่ออนุภาคในสารแขวนลอยที่เกิดจากมลพิษทางอากาศหรือน้ำและดินไลเคนจึงไม่เติบโตในสถานที่เหล่านี้ ดังนั้นหากเราเห็นว่าสถานที่นั้นตรงตามเงื่อนไขที่เหมาะสมเพื่อให้ตะไคร่อยู่รอดได้ดี แต่เราไม่เห็นมันก็จะบอกเราว่าสถานที่นั้นมีการปนเปื้อน

ยีสต์เป็นองค์ประกอบที่สามของความสัมพันธ์

เราได้เห็นแล้วว่าไลเคนประกอบด้วยอะไรและมีประโยชน์อะไรกับมนุษย์ อย่างไรก็ตามคุณจะคิดอย่างไรถ้าฉันบอกคุณว่าสาหร่ายและเชื้อราไม่ใช่สิ่งเดียวที่มีอยู่ในความสัมพันธ์ที่ประกอบขึ้นเป็นไลเคน ตั้งแต่ช่วงชีวิตในโรงเรียนสถาบันและมหาวิทยาลัยเมื่อใดก็ตามที่มีการศึกษาไลเคนพวกเขาเริ่มต้นด้วยการกำหนดว่ามันเป็นความสัมพันธ์ทางชีวภาพระหว่างสาหร่ายและเชื้อรา แต่การศึกษาล่าสุด ยืนยันว่ามีองค์ประกอบที่สามของความสัมพันธ์: ยีสต์

บนโลกมี ไลเคนมากกว่า 15.000 ชนิด และทั้งหมดนี้ได้รับการศึกษาบนพื้นฐานว่าเป็นผลมาจากความสัมพันธ์ระหว่างสาหร่ายและเชื้อรา แต่วันนี้อาจถึงเวลาที่จะเริ่มเปลี่ยนความคิดนี้ ยีสต์เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มระหว่างสาหร่ายและเชื้อราซึ่งเป็นส่วนประกอบของไลเคน นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถตรวจจับการปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิตนี้ได้ก่อนแม้กระทั่งผ่านแว่นขยายวิเคราะห์อันทรงพลังและหลังจากการศึกษาหลายศตวรรษและหลายชั่วอายุคน

ผู้ค้นพบองค์ประกอบที่สามของความสัมพันธ์นี้ได้รับ Toby Spribille นักวิจัยหลังปริญญาเอก และเพื่อนร่วมงานจากมหาวิทยาลัยมอนทาน่าในมิสซูลาอุปซอลา (สวีเดน) กราซ (ออสเตรีย) เพอร์ดู (สหรัฐอเมริกา) และสถาบันการวิจัยขั้นสูงของแคนาดาในโตรอนโต เพื่อที่จะทำการค้นพบนี้พวกเขาถูกนำมาใช้ในเชิงลึกนอกเหนือจากการสังเกตการณ์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่มีประสิทธิภาพด้วยการสังเกตจีโนม

การศึกษาไลเคนที่เป็นพิษต่อสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

การค้นพบนี้ได้ขึ้นหน้าปกนิตยสาร วิทยาศาสตร์ และคิดว่าทั้งหมด การปฏิวัติสำหรับสิ่งที่เป็นที่รู้จักเกี่ยวกับไลเคนและพฤติกรรมการอยู่รอดความสัมพันธ์ฟีวิทยา ฯลฯ สิ่งนี้ทำให้เกิดความกังวลสำหรับนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการประเมินความรู้และสมมติฐานทั้งหมดที่มีอยู่ (แม้แต่ขั้นพื้นฐานที่สุด) เกี่ยวกับวิธีการที่ไลเคนก่อตัวขึ้นเกี่ยวกับวิธีที่พวกมันอยู่รอดองค์ประกอบแต่ละส่วนของความสัมพันธ์มีบทบาทอย่างไรเกี่ยวกับผู้ที่มีบทบาทอย่างไรใน symbiosis และปัญหาอื่น ๆ

เห็นได้ชัดว่าเช่นเดียวกับการค้นพบทางวิทยาศาสตร์เกือบทั้งหมดนั่นไม่ใช่เป้าหมายของการศึกษาอย่างแน่นอน แรงจูงใจของนักวิทยาศาสตร์คือการค้นหาว่าเหตุใดไลเคนสองชนิดจึงมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดและอาศัยอยู่ในระบบนิเวศเดียวกันจึงมีความแตกต่างกันอย่างมาก: ชนิดหนึ่งเป็นพิษต่อสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและอีกชนิดหนึ่งไม่เป็นพิษ การวิเคราะห์ดีเอ็นเอทำให้ความลึกลับลึกซึ้งยิ่งขึ้นเนื่องจากทั้งสองสายพันธุ์มีจีโนมที่เหมือนกัน หรืออย่างนั้นก็ดูเหมือน

ยีสต์ถูกค้นพบด้วย DNA ของไลเคน

เพื่ออธิบายการค้นพบนี้จำเป็นต้องกล่าวถึงองค์ประกอบบางประการของอณูชีววิทยา เราเริ่มต้นเพราะยีนสร้างมาจากดีเอ็นเอ แต่เพื่อที่จะกระตุ้นยีนเหล่านี้ต้องเปิดเกลียวสองชั้นของฐานไนโตรเจนและต้องนำสำเนาของหนึ่งในเกลียวออก สำเนาที่เรานำออกจากเกลียวคู่นี้ไม่ใช่ DNA เนื่องจากมีเพียงเกลียวเดียวซึ่งเป็นสาเหตุที่เราเรียกมันว่า RNA ดังนั้นหากมีผู้ตรวจสอบ RNA เส้นนี้ คุณกำลังดูยีนที่มีการใช้งานมากที่สุดในเซลล์นั้นโดยทางอ้อม

นี่คือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้กำลังทำ พวกเขาวิเคราะห์ RNA ของไลเคนทั้งสองชนิดนี้เพื่อที่จะสรุปได้ว่าเหตุใดชนิดหนึ่งจึงเป็นพิษต่อสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและอีกชนิดไม่เป็นพิษ แน่นอนว่าในลำดับ RNA พวกเขาสามารถค้นพบสาเหตุของสถานการณ์นี้ได้ หลังจากการวิเคราะห์ RNA ทั้งสองพบความแตกต่างที่น่าทึ่งมาก: และความจริงก็คือ RNA ไม่ได้เกี่ยวข้องกับเชื้อราที่รู้จักใน symbiosis เท่านั้น แต่ยังรวมถึงเชื้อราอีกชนิดหนึ่งด้วยเช่นยีสต์ ยีสต์นี้ไม่มีใครสังเกตเห็นโดยสิ้นเชิงเป็นเวลากว่าศตวรรษครึ่งของการศึกษา นอกจากนี้ไลเคนชนิดที่เป็นพิษต่อสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมยังมียีสต์ชนิดนี้มากกว่าสายพันธุ์ที่ไม่มีพิษ

ในการวิเคราะห์ไลเคนชนิดอื่น ๆ ก่อนหน้านี้ยีสต์นี้ถูกมองข้ามไปเพราะเป็นเซลล์ส่วนน้อยในความสัมพันธ์แบบ symbiont นี้ เราพบดีเอ็นเอเพียงหนึ่งหรือสองสำเนาต่อเซลล์ อย่างไรก็ตามมีการค้นพบแล้วว่ายีนบางตัวมีการใช้งานมากและสามารถสร้างสำเนา RNA สำหรับ DNA แต่ละตัวได้หลายร้อยหรือหลายพันสำเนา นั่นคือกุญแจสู่ความสำเร็จ และแท้จริงแล้วมันคือยีสต์ที่อธิบายว่าทำไมไลเคนชนิดหนึ่งจึงเป็นพิษและอีกอันไม่เป็นพิษแม้ว่าจะมีความเหมือนกันในทุกสิ่งก็ตาม

การศึกษาไลเคนทั่วโลก

การค้นพบนี้สามารถทำได้ในไลเคนของมอนทาน่าเพื่อค้นหาว่าเหตุใดชนิดหนึ่งจึงเป็นพิษต่อสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและอีกชนิดหนึ่งไม่เป็นพิษแม้ว่าจะมีจีโนมเดียวกันก็ตาม แต่ถึงอย่างไร, นักวิจัยมองหาการปรากฏตัวของยีสต์นี้ในไลเคนทั่วโลก จากญี่ปุ่นไปแอนตาร์กติกาผ่านละตินอเมริกาหรือเอธิโอเปีย ตามที่คาดไว้องค์ประกอบที่สามของความสัมพันธ์ทางชีวภาพนี้พบได้ในไลเคนทั้งหมดในโลก มันเป็นส่วนประกอบที่แพร่หลายของ symbiosis ที่มีชื่อเสียงที่สุดในชีววิทยา

จากนี้ไปเมื่อเรากำหนดไลเคน เราต้องบอกว่ามันเป็นความสัมพันธ์ทางชีวภาพระหว่างสาหร่ายเชื้อราและยีสต์ (แม้ว่ายีสต์เองจะเป็นเชื้อราชนิดหนึ่งก็ตาม) เนื่องจากยีสต์ชนิดนี้มีอยู่ในไลเคนทั้งหมดตลอดประวัติศาสตร์อย่างไรก็ตามมันถูกซ่อนไว้จากแว่นขยายทั้งหมดของนักวิทยาศาสตร์มานานกว่า 100 ปี นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจพบอย่างแน่นอนในโอกาสอื่น ๆ แต่ไม่เคยตระหนักมาก่อน