Дріжджі, водорості та гриби разом для виживання лишайників

Як ми бачили в попередньому дописі про лишайники, їм потрібні певні умови навколишнього середовища, щоб мати можливість добре вижити і правильно розмножуватися до колонізації території.

Лишайник - це результат симбіотичних стосунків між водоростю та грибом. Однак вчені, після стільки років вивчення лишайників, знайшли нове відкриття: у цих відносинах двох є треті, дріжджі. Як це сталося, що після стількох років досліджень вчені не зрозуміли присутності дріжджів у цих симбіотичних стосунках?

Симбіотичний взаємозв’язок водорості та гриба

Напевно ви коли-небудь бачили скелю з плямами на її поверхні у своєму житті. Пляма, кольори якої можуть варіюватися від чорного, коричневого, оранжевого або зеленого. Ви також змогли побачити ці плями на дахах, на старих будинках, деревах тощо. Ці плями, які ви бачили являють собою лишайники, які утворюються через асоціацію між водоростю та грибом.

У природі існують різні типи взаємозв'язку між живими організмами. Ми знаходимо живих істот, компетентних між собою, інших, які є паразитами, та інших, чиї стосунки вигоди обом. Більше ніж симбіоз, найбільш відповідним технічним словом для нього є мутуалізм. Мутуалізм - це взаємозв’язок між водоростями та грибом, що утворюють лишай, в результаті якого обидві сторони отримують вигоду від стосунків. Що ви обидва можете отримати з цих стосунків?

У житті лишайника водорості відіграють фундаментальну роль виконувати фотосинтез, щоб мати можливість забезпечити грибком органічну речовину. Ми коротко робимо паузу, щоб пояснити, що гриби не є автотрофними істотами, тобто вони не синтезують власну їжу, як рослини. Гриби потребують органічних речовин для годування. Цю органічну речовину вносять водорості під час фотосинтезу. Щоб повернути милість водоростям, гриб захоплює воду і мінеральні солі з навколишнього середовища, незалежно від того, наскільки він сухий, і забезпечує захист від висихання.

Як бачимо, ці відносини переходять від сили до сили. І перемагають, і встигають виживати в досить складних умовах.

Чим корисні лишайники?

Ми бачили взаємозв'язок того, що водорості та гриби повинні мати можливість утворювати лишайники. Але для чого ми використовуємо лишайники? Лишайники використовувались протягом історії для різних цілей, в яких ми опиняємось:

• Як їжу можна використовувати манний лишайник, який росте в Північній Африці та на Канарських островах. На Північному полюсі північний олень і карібу харчується лишайниками.
• У фармацевтичній промисловості вони звикли отримуйте антибіотики, вітамін С та барвники, як лакмус.
• У косметиці їх використовують для вилучення есенцій та парфумів.

Я також хочу зазначити, що сьогодні лишайники використовуються як показники забруднення. Як ми бачили у попередньому повідомленні, згаданому раніше, лишайники потребують певних атмосферних та біотичних умов, щоб вижити. Вони вразливі до температур, опадів, вологості, присутності хижаків тощо. Ну, цей організм служить показником забруднення. Будучи вразливими до зважених частинок, спричинених забрудненням повітря або води та ґрунту, лишайники в цих місцях не ростуть. Тому, якщо ми побачимо, що місце відповідає належним умовам, щоб лишайник добре вижив, і все ж ми цього не бачимо, це скаже нам, що місце забруднене.

Дріжджі як третя складова відносин

Ми бачили, з чого складається лишайник і яке використання він застосовує для людини. Однак що б ви подумали, якби я сказав вам, що водорості та гриб - це не єдині, що існують у стосунках, що складають лишай? З тих пір у школах, інститутах та університетах, коли вивчали лишайники, вони починали з визначення, що це симбіотичний зв’язок між водоростями та грибами. Але останні дослідження підтвердити, що існує третя складова відносин: дріжджі.

На планеті є більше 15.000 XNUMX видів лишайників і всі вони були вивчені на підставі того, що вони є результатом взаємовідносин між водоростями та грибами. Але сьогодні, можливо, настав час почати змінювати цю ідею. Дріжджі є частиною цього консорціуму між водоростями та грибами як компонент лишайника. До цього вчені не змогли виявити присутність цього організму навіть за допомогою потужних аналітичних луп та після століть та поколінь досліджень.

Першовідкривачі цієї третьої складової стосунків були докторант Тобі Сприбілл та його колеги з університетів Монтани в Міссулі, Упсалі (Швеція), Граці (Австрія), Пердью (США) та Канадському інституті перспективних досліджень у Торонто. Для того, щоб зробити це відкриття, вони були ретельно використані, крім потужних мікроскопічних спостережень, з геномними спостереженнями.

Вивчення лишайників, токсичних для ссавців

Це відкриття було на обкладинці журналу наука і припускає все революція за те, що було відомо про лишайників та їх поведінку, виживання, стосунки, фенологію тощо. Це викликає занепокоєння у вчених щодо переоцінки всіх знань та припущень, що існують (навіть найосновніших) щодо способу формування лишайників, того, як вони виживають, яку роль відіграє кожен елемент відносин, щодо того, хто яку роль відіграє. В симбіозі та інші проблеми.

Очевидно, що, як і майже всі наукові відкриття, це було не зовсім об'єктом дослідження. Мотивацією вчених було з'ясувати, чому два види лишайників настільки тісно пов'язані і живуть в одній екосистемі мають таку різку різницю: одна токсична для ссавців, а інша - ні. Аналіз ДНК лише поглибив таємницю, оскільки два види мали однакові геноми. Або так здавалося.

Дріжджі були виявлені завдяки ДНК лишайників

Для пояснення цього відкриття слід згадати деякі елементи молекулярної біології. Ми починаємо, оскільки гени створені з ДНК, але для того, щоб активувати ці гени, подвійну спіраль азотистих основ потрібно відкрити і видалити копію одного з її ланцюгів. Ця копія, яку ми виймаємо з подвійної спіралі, не є ДНК, оскільки вона має лише один ланцюг, тому ми називаємо її РНК. Отже, якщо дослідити цей ланцюг РНК, Ви побічно дивитесь на гени, найбільш активні в цій клітині.

Цим займалися ці вчені. Вони проаналізували РНК цих двох видів лишайників, щоб з'ясувати, чому один токсичний для ссавців, а інший - ні. Напевно, в послідовності РНК вони могли виявити причину такої ситуації. Після аналізу обох РНК було виявлено досить неабияку різницю: і справа в тому, що РНК відповідала не лише грибку, відомому в симбіозі, а й іншому виду гриба - дріжджам. Ці дріжджі залишаються абсолютно непоміченими протягом півтора століть досліджень. Крім того, вид лишайників, токсичний для ссавців, містив набагато більше цих дріжджів, ніж вид, який не був токсичним.

У попередніх аналізах інших типів лишайників ці дріжджі не помічали, оскільки вони є клітинами меншості у цих стосунках симбіонтів. Ми знаходимо лише одну або дві копії ДНК на клітину. Однак уже було виявлено, що деякі з їх генів дуже активні і можуть зробити сотні або тисячі копій РНК для кожної з ДНК. Це було запорукою успіху. І справді, саме дріжджі пояснюють, чому один лишайник токсичний, а інший ні, незважаючи на те, що вони ідентичні у всьому іншому.

Вивчення лишайників по всьому світу

Це відкриття можна було зробити у лишайниках Монтани, щоб з’ясувати, чому один токсичний для ссавців, а інший ні, незважаючи на той самий геном. Однак Дослідники шукали наявність цих дріжджів у лишайниках по всьому світу. Від Японії до Антарктиди через Латинську Америку чи Ефіопію. Як вони і очікували, третя складова цих симбіотичних стосунків знаходиться у всіх лишайниках у світі. Це поширений компонент найвідомішого симбіозу в біології.

Тож відтепер, коли ми визначаємо лишайник, ми повинні сказати, що це симбіотичний зв’язок між водоростями, грибком та дріжджами (хоча самі дріжджі є різновидом гриба), оскільки ці дріжджі були присутні у всіх лишайниках протягом історії, однак, вони були приховані від усіх луп вчених вже більше 100 років. Вчені, безперечно, виявляли це в інших випадках, але раніше цього не усвідомлювали.