Гигантские опята и их темные генетические тайны

Опенок – грибочек маленький, скажете вы. И ошибетесь. Четверть века назад биолог Джеймс Андерсон из Университета Торонто (Канада) обнаружил в лесу штата Мичиган (США) одиночную особь опенка толстоногого (Armillaria gallica, он же A. lutea или bulbosa), которая распростерла свое грибное тело аж на 15 гектаров. Общий вес гриба был оценен в 10 тонн, а возраст – в полторы тысячи лет. Это один из самых крупных и старых живых организмов на планете, написал ученый в журнале Nature в 1992 году.

Опята осенние (Armillaria mellea) на ясене обыкновенном. Фото: Alex Hyde.

Другие биологи тут же ринулись по грибы – искать подобных монстров в других лесах планеты. На сегодняшний день рекорд принадлежит опенку темному (Armillaria ostoyae) из национального леса Малур в штате Орегон: он раскинул свой мицелий почти на тысячу гектаров, а его возраст оценивается в 1900–8650 лет. В Египте еще пирамиды не возвели, а он уже, возможно, притаился в американском лесу в ожидании древних индейцев.

Грибницы опят состоят из ризоморфов – длинных и толстых черных шнуров, которые сформированы из сплетения гиф и похожи на древесные корни. Они распространяются в почве на километры, оплетая настоящие корни деревьев и проникая в их стволы, словно метастазы. Древесина – это вкусно, считают опята. И благодаря пронырливым и прожорливым ризоморфам им удается достигать столь огромных размеров.

В новом исследовании, предоставившем расшифрованные геномы четырех видов Armillaria, поднимается вопрос о том, откуда есть пошли опяточьи ризоморфы. Профессор Андерсон тоже принимал в нем участие. «Со студенческих лет я мечтал провести такое исследование», – делится он. Но основную работу по расшифровке и анализу проделали венгерские специалисты Дьордь Шипош и Ласло Надь. Им удалось выявить гены, активные в ризоморфах, а также в плодовых телах – тех самых грибочках со шляпками, которые вы так любите собирать и кушать, не задумываясь о том, какие это на самом деле могучие паразиты.

Ризоморфы опенка осеннего (Armillaria mellea) на убиенном стволе. Фото: The Wildlife Trust for Birmingham & Black Country.

Чтобы найти эти гены, необходимо было вырастить опенок в лаборатории. С ризофорфами проблем не было – как только образец опенка усадили в питательную среду из опилок, риса, помидора и апельсина («У этого гриба вкусы очень специфичны», – подметил Надь), он тут же пустил ризоморфы. Больной ублюдок. А вот с плодовыми телами пришлось помучиться. Очень уж сложно заставить опенка родить грибочек. Для этого он должен почувствовать дыхание осени. Что ж, ученые постарались убедить свой образец в том, что осень наступила: для этого они переместили его из камеры хранения с температурой +28 °С в более прохладную ростовую камеру с температурой +15 °С, и там постепенно уменьшали подопытному длительность освещения. В результате на свет появился грибочек A. ostoyae.

Выяснилось, что те же самые генные сети, что работают в ризоморфах, активны и в плодовых телах опенка. Это может означать, что ризоморфы вместе со способностью распространяться на огромные территории появились у гриба в результате модификации программы развития и «переквалификации» генов, изначально необходимых для формирования плодовых тел. Ризоморфы можно уподобить длинным ножкам гриба, которые растут и растут сквозь почву и никак не могут выползти на поверхность и отрастить шляпку, говорит Надь.

Ученые также смогли выявить генные семейства, отвечающие за производство ферментов, которые помогают грибу эффективно разрушать стенки растительных клеток, чтобы извлекать оттуда питательные вещества. Кроме того, они обнаружили множество дуплицированных генов – это говорит о том, что опята эволюционировали в первую очередь с помощью расширения собственных геномов, а не благодаря прыжкам транспозонов.

Уничтожаемый опятами хвойный лес в Сибири. Фото: Игорь Павлов.

Этой осенью Джеймс Андерсон снова отправился в тот самый мичиганский лес, где в начале 1990-х раскрыл секретную монструозность толстоногих опят. Сейчас он расшифровывает геном того опенка в надежде понять, как он мутировал на протяжении полутора тысячелетий своей жизни. Но есть у него еще одна мечта – увидеть гриб полностью. Хоть и существуют различные оценки размеров опят, никто никогда не лицезрел их гигантские тела целиком. «Я хочу, чтобы весь субстрат, на котором он растет, стал на пять минуточек прозрачным, чтобы можно было посмотреть, как он там ветвится и чем занимается», – грезит ученый. Пока что судить об этом мы можем лишь по блеклым участкам с зараженными деревьями на цветных полотнах лесов.

Опята – одни из самых разрушительных и агрессивных патогенных грибов, они не слишком привередливы и поражают более пятисот видов растений в лесах, парках и на виноградниках. Врастая в стволы деревьев, они распространяются под корой и питаются живой древесиной, а когда дерево умирает, продолжают пожирать его труп. Один опенок способен уничтожить весь лес целиком. И если он этого не делает, то только потому, что не хочет лишать себя провианта на будущее. Предусмотрительные психопаты, эти опята. Подумайте об этом, когда в следующий раз решите ими полакомиться.


Текст: Виктор Ковылин. По материалам: The Atlantic, Joint Genome Institute
Научная статья: Nature Ecology & Evolution (Sipos et al., 2017)

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вы хотите поделиться с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем рады. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:
Как грибочки стали волшебными
Секвойи-призраки оказались не такими уж и паразитами
Гифы как места для свиданий и катализатор бактериальной эволюции


Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение