Men, tảo và nấm, cùng nhau vì sự tồn tại của địa y

Như chúng ta đã thấy trong một bài trước về địa y, chúng cần những điều kiện môi trường nhất định để có thể tồn tại tốt và sinh sản đúng cách cho đến khi thuộc địa hóa lãnh thổ.

Địa y là kết quả của mối quan hệ cộng sinh giữa tảo và nấm. Tuy nhiên, các nhà khoa học, sau rất nhiều năm nghiên cứu về địa y, đã tìm thấy một khám phá mới: trong mối quan hệ của hai, có một thứ ba, men. Làm thế nào mà sau rất nhiều năm nghiên cứu, các nhà khoa học đã không nhận ra sự hiện diện của một loại nấm men trong mối quan hệ cộng sinh này?

Mối quan hệ cộng sinh giữa tảo và nấm

Chắc chắn bạn đã từng nhìn thấy một tảng đá với những đốm trên bề mặt của nó trong đời. Vết có màu sắc có thể thay đổi giữa đen, nâu, cam hoặc xanh lá cây. Bạn cũng có thể nhìn thấy những đốm này trên mái nhà, trên những ngôi nhà cổ, cây cối, v.v. Những điểm mà bạn đã thấy là các địa y được hình thành thông qua sự liên kết giữa tảo và nấm.

Trong tự nhiên có nhiều kiểu quan hệ khác nhau giữa các cơ thể sống. Chúng tôi tìm thấy những sinh vật sống có năng lực với nhau, những sinh vật khác ký sinh và những sinh vật khác có mối quan mang lại lợi ích cho cả hai. Hơn cả cộng sinh, từ kỹ thuật thích hợp nhất cho nó là chủ nghĩa tương hỗ. Tương sinh là mối quan hệ giữa tảo và nấm tạo thành địa y mà hai bên thu được lợi ích từ mối quan hệ này. Cả hai bạn có thể rút ra được điều gì từ mối quan hệ này?

Trong cuộc sống của địa y, tảo đóng vai trò cơ bản thực hiện quá trình quang hợp để có thể cung cấp chất hữu cơ cho nấm. Chúng tôi tạm dừng ngắn gọn để giải thích rằng nấm không phải là sinh vật tự dưỡng, tức là chúng không tự tổng hợp thức ăn như thực vật. Nấm cần chất hữu cơ để nuôi. Chất hữu cơ này được đóng góp bởi tảo trong quá trình quang hợp. Để trả ơn cho rong biển, nấm hút nước và muối khoáng từ môi trường nơi nó sống, bất kể nó khô đến mức nào, và bảo vệ nó khỏi bị khô.

Như chúng ta có thể thấy, mối quan hệ này đang đi từ sức mạnh đến sức mạnh. Cả hai đều chiến thắng và xoay sở để tồn tại trong môi trường khá phức tạp.

Địa y hữu ích như thế nào?

Chúng tôi đã thấy mối quan hệ giữa tảo và nấm để có thể hình thành địa y. Nhưng chúng ta sử dụng địa y để làm gì? Địa y đã được sử dụng trong suốt lịch sử cho nhiều mục đích khác nhau mà chúng tôi nhận thấy:

• Địa y Manna, mọc ở Bắc Phi và quần đảo Canary, có thể được sử dụng làm thực phẩm. Tại Bắc Cực, tuần lộc và tuần lộc ăn địa y.
• Trong ngành công nghiệp dược phẩm, chúng được sử dụng để dùng thuốc kháng sinh, vitamin C và thuốc nhuộm, giống như giấy quỳ.
• Trong mỹ phẩm chúng được dùng để chiết xuất tinh chất và nước hoa.

Tôi cũng muốn đề cập rằng địa y ngày nay được sử dụng như các chỉ số về độ nhiễm bẩn. Như chúng ta đã thấy trong bài trước đã đề cập trước đó, địa y đòi hỏi những điều kiện khí quyển và sinh vật nhất định để tồn tại. Chúng dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, lượng mưa, độ ẩm, sự hiện diện của động vật ăn thịt, v.v. Vâng, sinh vật này đóng vai trò như một chỉ thị về sự ô nhiễm. Dễ bị tổn thương bởi các hạt lơ lửng do ô nhiễm không khí hoặc nước và đất, địa y không phát triển ở những nơi này. Vì vậy, nếu chúng ta thấy một nơi nào đó có đủ điều kiện thích hợp để địa y tồn tại tốt, nhưng chúng ta không nhìn thấy nó, nó sẽ cho chúng ta biết rằng nơi đó đã bị ô nhiễm.

Men là thành phần thứ ba của mối quan hệ

Chúng ta đã biết địa y bao gồm những gì và những công dụng của nó đối với con người. Tuy nhiên, bạn sẽ nghĩ gì nếu tôi nói với bạn rằng tảo và nấm không phải là những loài duy nhất tồn tại trong mối quan hệ tạo nên địa y? Từ đời sống, trong các trường học, viện và trường đại học, bất cứ khi nào địa y được nghiên cứu, họ bắt đầu xác định rằng đó là mối quan hệ cộng sinh giữa tảo và nấm. Nhưng những nghiên cứu gần đây xác nhận rằng có một thành phần thứ ba của mối quan hệ: nấm men.

Trên hành tinh có hơn 15.000 loài địa y và tất cả chúng đã được nghiên cứu trên cơ sở chúng là kết quả của mối quan hệ giữa tảo và nấm. Nhưng hôm nay, có lẽ đã đến lúc bắt đầu thay đổi ý tưởng này. Nấm men là một phần của tổ hợp này giữa tảo và nấm như một thành phần của địa y. Các nhà khoa học đã không thể phát hiện ra sự hiện diện của sinh vật này trước khi thông qua kính lúp phân tích mạnh và sau nhiều thế kỷ và nhiều thế hệ nghiên cứu.

Những người phát hiện ra thành phần thứ ba này của mối quan hệ đã nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Toby Spribille và các đồng nghiệp của ông từ các trường Đại học Montana ở Missoula, Uppsala (Thụy Điển), Graz (Áo), Purdue (Mỹ) và Viện Nghiên cứu Cao cấp Canada ở Toronto. Để thực hiện khám phá này, chúng đã được sử dụng chuyên sâu, ngoài các quan sát hiển vi mạnh mẽ, với các quan sát bộ gen.

Nghiên cứu địa y độc đối với động vật có vú

Khám phá này đã được đăng trên trang bìa của tạp chí Khoa học và giả sử tất cả một cuộc cách mạng cho những gì đã biết về địa y và hành vi, sự sống còn, các mối quan hệ, hiện tượng học, v.v. của chúng. Điều này làm dấy lên lo ngại cho các nhà khoa học về việc đánh giá lại tất cả những kiến ​​thức và giả thiết tồn tại (thậm chí là cơ bản nhất) về cách thức địa y hình thành, về cách chúng tồn tại, vai trò của từng yếu tố trong mối quan hệ, về việc ai đóng vai trò gì trong cộng sinh. , và các vấn đề khác.

Rõ ràng, giống như hầu hết các khám phá khoa học, đó không phải là đối tượng nghiên cứu chính xác. Động lực của các nhà khoa học là tìm ra lý do tại sao hai loài địa y lại có quan hệ họ hàng chặt chẽ và sống trong cùng một hệ sinh thái lại có sự khác biệt lớn như vậy: một loại là chất độc đối với động vật có vú và loại còn lại thì không. Phân tích DNA chỉ làm sâu sắc thêm bí ẩn, bởi vì hai loài có bộ gen giống hệt nhau. Hoặc có vẻ như vậy.

Nấm men được phát hiện nhờ DNA địa y

Để giải thích cho phát hiện này, phải kể đến một số yếu tố của sinh học phân tử. Chúng ta bắt đầu bởi vì các gen được tạo ra từ DNA, nhưng để kích hoạt các gen này, chuỗi xoắn kép của bazơ nitơ phải được mở ra và bản sao của một trong các sợi của nó phải được loại bỏ. Bản sao mà chúng ta lấy ra từ chuỗi xoắn kép này không phải là ADN vì nó chỉ có một sợi, đó là lý do tại sao chúng ta gọi nó là ARN. Do đó, nếu người ta kiểm tra sợi RNA này, bạn đang gián tiếp xem xét các gen hoạt động mạnh nhất trong tế bào đó.

Đây là những gì các nhà khoa học này đã làm. Họ đã phân tích RNA của hai loài địa y này, để suy ra lý do tại sao một loài độc hại đối với động vật có vú và loài còn lại thì không. Chắc chắn trong chuỗi RNA họ có thể khám phá ra lý do của tình trạng này. Sau khi phân tích cả hai RNA, người ta đã phát hiện ra một sự khác biệt khá lớn: và thực tế là RNA không chỉ tương ứng với loại nấm được biết đến trong cộng sinh, mà còn với một loại nấm khác, một loại nấm men. Loại men này đã hoàn toàn không được chú ý trong một thế kỷ rưỡi nghiên cứu. Ngoài ra, các loài địa y độc hại đối với động vật có vú chứa nhiều men này hơn các loài không độc.

Trong các phân tích trước đây về các loại địa y khác, loại nấm men này đã bị bỏ qua vì chúng là tế bào rất thiểu số trong mối quan hệ cộng sinh này. Chúng tôi chỉ tìm thấy một hoặc hai bản sao DNA trên mỗi tế bào. Tuy nhiên, người ta đã phát hiện ra rằng một số gen của chúng rất hoạt động và có thể tạo ra hàng trăm hoặc hàng nghìn bản sao RNA cho mỗi một DNA. Đó là chìa khóa thành công. Và, thực sự, chính loại men giải thích tại sao một loại địa y lại độc và địa y kia thì không, mặc dù thực tế là chúng giống hệt nhau ở mọi thứ khác.

Nghiên cứu về địa y trên khắp thế giới

Khám phá này có thể được thực hiện trong địa y ở Montana để tìm ra lý do tại sao một loại lại độc hại đối với động vật có vú và loại còn lại thì không, mặc dù có cùng bộ gen. Tuy nhiên, Các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm sự hiện diện của loại nấm men này trong các loại địa y trên khắp thế giới. Từ Nhật Bản đến Nam Cực qua Châu Mỹ Latinh hoặc Ethiopia. Đúng như họ dự đoán, thành phần thứ ba của mối quan hệ cộng sinh này được tìm thấy trong tất cả các loài địa y trên thế giới. Nó là một thành phần phổ biến của sự cộng sinh nổi tiếng nhất trong sinh học.

Vì vậy, từ bây giờ, khi chúng ta xác định một địa y, chúng ta phải nói rằng đó là mối quan hệ cộng sinh giữa tảo, nấm và nấm men (mặc dù bản thân nấm men là một loại nấm), vì loại nấm men này đã có mặt trong tất cả các loài địa y trong suốt lịch sử, tuy nhiên, nó đã bị che khuất khỏi mọi kính lúp của các nhà khoa học trong hơn 100 năm. Các nhà khoa học chắc chắn đã phát hiện ra nó trong những dịp khác, nhưng chưa nhận ra nó trước đây.