О грибах морских и грибах глубинных

Большинство людей – и это касается в том числе заслуженных биологов и профессоров – ничего не слышали о морских грибах. Тем не менее грибы живут в морях так же, как и везде, причем в невообразимом количестве. Там они участвуют в круговороте веществ и в пищевых природных сетях столь же эффективно, как и на суше. Существуют облигатные морские грибы, которые растут и размножаются только в море, и факультативные морские грибы, которые помимо моря могут осваивать и другие среды обитания. Понятно, что нельзя представлять себе морские грибы просто как водные эквиваленты белых грибов, грибов-зонтиков или лисичек. Рассмотреть эти мельчайшие организмы можно только под микроскопом, да и удастся это лишь специалисту, вооруженному знаниями о том, где и как искать морские грибы. В отличие от самих морских грибов, такие специалисты встречаются исключительно редко.

Вы читаете отрывок из книги австрийского биолога и журналиста Роберта Хофрихтера «Таинственная жизнь грибов», любезно предоставленный издательством «КоЛибри» («Азбука-Аттикус») специально для нашего журнальчика. Публикуется в слегка отредактированном виде. Фото: Achív Roberta Hofrichtera.

Мертвое море, поверхность которого располагается на 430 метров ниже уровня Мирового океана, не является морем в буквальном смысле этого слова, на самом деле это внутренний соленый водоем. Этот водоем может помочь нам понять, в каких экстремальных условиях, по крайней мере временно, могут существовать грибы. Даже из его вод были выделены такие виды, как Gymnascella marismortui, и можно лишь удивляться тому, как они могут жить в среде с такой невероятной соленостью, в среде, «более непригодной для жизни». Дело в том, что содержание соли в Мертвом море достигает 34% – то есть оно в десять раз больше, чем в обычной морской воде, а pH составляет 6,0. Упомянутый род Gymnascella эндемичен для Мертвого моря и предположительно нигде больше не встречается.

Между тем из экосистемы «Мертвое море» к настоящему времени выделено уже более 70 видов грибов, что делает древнее название водоема весьма относительным. Давно известно, что происходящее время от времени «цветение» в водах моря вызывается одноклеточными зелеными водорослями (род Dunaliella) и окрашенными в красный цвет археями. Такие цветения имели место в 1980 и 1992 годах, но в то время никто не знал, что в них принимали активное участие 70 видов оомицетов (царство Chromista), мукоромикотин, аскомицетов и базидиомицетов. В ложно называемом мертвым море были обнаружены следующие виды грибов: Aspergillus terreus, Penicillium westlingii, Cladosporium cladosporioides, Eurotium herbariorum и многие другие. Чем меньше концентрация соли в воде, например в местах ограниченного притока, тем легче выживать грибам и тем дольше они живут. Но даже в чистой воде Мертвого моря некоторым видам удается выживать до восьми недель!

Только на рубеже третьего тысячелетия в солеварнях – предприятиях, где выпаривают морскую воду и добывают соль, – были открыты такие грибы, как Debaryomyces hansenii, Hortaea werneckii и Wallemia ichthyophaga, а также грибы хорошо известных родов Cladosporium, Penicillium и Aspergillus, которые, как выяснилось, тоже могут переносить условия концентрированного солевого раствора. До самого недавнего времени господствовало мнение о том, что только прокариоты (бактерии и археи) могут справляться с таким содержанием соли и настолько высоким осмотическим давлением. Рекордсменом выживания в средах с высоким осмотическим давлением, согласно современным данным, считается базидиомицет Wallemia ichthyophaga, который хорошо чувствует себя при концентрации соли начиная с 15% и выше. Благодаря этому свойству данный гриб играет важную роль в биологических исследованиях как модельный организм.

Базидиомицет Wallemia ichthyophaga в солевом растворе с концентрацией 15% (слева) и 25% (справа) на твердой (вверху) и в жидкой (внизу) питательной среде. Фото: Kunčic уе al., 2010.

Все больше обращают внимание на грибы ученые, которые занимаются столь важными для экологии морскими водорослями: бурые, красные и зеленые водоросли – главные первичные продуценты морских экосистем. Дело в том, что до недавнего времени не было известно, что крупные водоросли содержат грибы в качестве эндосимбионтов. Хотя исследования в этой области только начались, уже сейчас ясно, что здесь кроются огромные возможности, ибо грибы служат своим партнерам, среди прочего, тем, что продуцируют подавляющие опухолевый рост антибактериальные, противогрибковые, противоличиночные, антиоксидантные и другие биологически активные вещества. В Южной Индии в одной бурой водоросли, Sargassum wightii, обнаружили гриб из рода Fusarium, который продуцирует метаболит, подавляющий жизнедеятельность циркулирующего в крови больных малярией микроорганизма Plasmodium falciparum. Помимо этого, из морских водорослей были выделены и другие грибы-симбионты.

Не менее значима роль грибов в жизни красивых и богатых видами коралловых рифов. Здесь грибы выступают в нескольких ролях: как эндобионты, патогенные для кораллов, как часть эндолитионов (организмов, живущих в известковых отложениях) и как сапрофиты, существующие за счет отмерших органических тканей. Хотя эндолитические грибы были описаны еще в 1973 году, их значение для экосистем рифов начинает полностью открываться нам только теперь. Грибы рифов играют важную роль во всех мыслимых симбиотических и паразитических взаимовлияниях. Уже в течение нескольких десятилетий известно заболевание кораллов, при котором каменистые кораллы, образующие остов рифа, приобретают белый цвет. Это большая проблема для охраны морской экологии, однако такой неприятный феномен связан не только с повышением температуры воды. Когда у кораллов ослабляется иммунитет – обычно под влиянием рукотворных изменений окружающей среды, их атакуют многочисленные патогены, к числу которых принадлежат и микроскопические грибы.

Многие ученые сегодня считают, что грибы изначально появились в море, но среди них надо различать первично морские и вторично морские виды. Первые в ходе эволюции не покидали морскую среду, в то время как вторые вышли из моря на сушу, но потом снова вернулись в море. Такие превращения претерпевали в ходе естественной истории не одни только грибы. В качестве примера можно привести некоторых черепах, которые в ходе эволюции неоднократно мигрировали с суши в море и обратно.

Размеры клеток морских грибов варьируют от 2 до 200 микрометров; редко формируются плодовые тела и продолговатые многоклеточные гифы длиной несколько миллиметров. Структуры водных грибов значительно меньше, чем аналогичные структуры их наземных родственников, но впечатляет не их физический размер, а значимость для экосистем, которая не уступает значимости земных грибов. Плотность встречающихся в море грибов или их стадий достигает весьма больших величин – от двух до многих сотен тысяч организмов на один литр морской воды или донных отложений.

Пластинчатый базидиомицет Psathyrella aquatica стал первым известным науке грибом, который образует в воде плодовые тела и спороносит. Он живет на полуметровой глубине в верхнем течении реки Рог в штате Орегон (США). Не морской, конечно, но очень даже водный. Гриб был обнаружен в 2005 году, а в 2010 году получил научное описание. Фото: Robert Coffan.

Тернист, однако, был путь ученых, которые решили добывать знания о морских грибах, так как большинство их коллег считало морские грибы порождениями буйной фантазии. Первопроходцы морской микологии должны были для начала убедить коллег из своего окружения в справедливости своих утверждений.

В немецкоязычных странах первым ученым в этой области стал Карстен Шауманн, который в 1969 году, будучи уже дипломированным биологом, сообщил о «высших морских грибах, обитающих на древесных субстратах острова Гельголанд в Северном море». Обсуждение его работы внутри научного сообщества стало, по его признанию, самым трудным этапом исследования. «Так как на эту тему в то время не существовало публикаций других авторов, – писал Шауманн, – то сравнить мою статью было не с чем, а значит, не было критериев для конструктивной критики». В своей работе Шауманн гордо представил 26 видов высших морских грибов, из которых, за немногими исключениями, все были новыми. Среди них было 18 аскомицетов и 8 дейтеромицетов. Очень скоро были описаны 450 видов морских грибов, из них, в частности, 7 родов и 10 видов базидиомицетов, а также 177 родов и 360 видов аскомицетов. По состоянию на 2016 год обнаружено 1370 видов морских грибов, из них 979 аскомицетов, 56 базидиомицетов, 40 хитридиомицетов и других не определенных пока таксонов.

О том, какие тайны в этой связи все еще ждут открытия, регулярно сообщает Магнус Иварссон, работающий в Шведском музее естественной истории в Стокгольме. Ученым, исследующим буровые керны, добытые из морского дна возле Гавайских островов, удалось обнаружить микроскопические окаменелости нитчатых организмов, которые они приняли за бактерии: «В конце концов дошли до базальтового основания, откуда были взяты пробы – с глубины от 150 до 900 метров ниже уровня дна. Теперь, исследовав эти ископаемые остатки с помощью синхротронной томографии и специального окрашивания, мы пришли к выводу, что это не бактерии, а, скорее всего, грибы».

Если уж лес с его грибами навевает мистическое настроение, то что можно сказать о так называемой глубинной биосфере, которую исследует Иварссон? Глубинная биосфера – это обширная, но совершенно неизученная биосфера земной коры. До середины XIX века даже самые передовые ученые на основании «азойской теории» считали океанские глубины безжизненными. Согласно этой теории, в таком холодном глубинном регионе при высоком давлении и полном отсутствии света не может существовать ничто живое. Однако теперь известно, что в верхних слоях отложений океанского дна жизнь существует. Но еще удивительнее то, что она существует в форме эндолитических микроорганизмов, обитающих в граните или даже в базальте морских глубин. Эта жизнь глубинной биосферы представлена главным образом бактериями, археями и вирусами. И, как мы сегодня уже знаем, грибами.

Магнус Иварссон поясняет: «Мы считаем, что морские грибы обитают не только в толще воды и на морском дне, где они составляют нормальную и важную часть морских экосистем. Исследования ДНК показывают, что грибы могут быть наиболее часто встречающимися одноклеточными организмами морского дна. На основании наших исследований мы полагаем, что грибы распространены и в базальтовых породах. Таким образом, грибы, возможно, являются частью глубинной биосферы, и эти экосистемы намного сложнее, чем думали раньше. Там, внизу, живут не только бактерии и археи».

Колония прокариот и грибов на базальте с глубины 67,5 метра ниже океанского дна у подводной горы Коко, Гавайский хребет: ba – базальт, ca – кальцит, my – грибной мицелий, hy – грибные гифы, cw – хитросплетения. Фото: Bengtson et al., 2014.

Новые открытия позволили нам заглянуть в преисподнюю. Жизненное пространство простирается на километр вглубь земной коры, о чем мы до недавнего времени не имели ни малейшего представления. Здесь живут термофильные археи при максимальной температуре свыше 110 °C. Только на глубинах от пяти километров в океанической земной коре и от десяти километров в континентальной коре жизни гарантированно не существует. Однако где-то проходит граница биосферы. В этом мрачном подземном мире, по некоторым оценкам, сосредоточено от 30 до 50% всей биомассы планеты.

Нам почему-то легче представить себе, что архаичные прокариоты, лишенные клеточного ядра, то есть бактерии и археи, только и могут выжить в преисподней подземного мира, ибо они были первопроходцами жизни на этой планете, когда Земля выглядела совсем иначе. Но грибы – сложные эукариоты, живые существа с клеточным ядром, и мы уже много раз слышали о том, что они ближе к животным, нежели к растениям.

Новые сведения ошеломляют: не только подземный мир лесов полон грибов, но и подземный мир океанов. Как показывают буровые керны, они жили миллионы и миллионы лет назад в заполненных известью трещинах в вулканическом базальте вблизи от источников гидротермальной активности. Теперь мы пытаемся найти больше живых представителей таких грибов. О том, что грибы существуют по меньшей мере вблизи от гидротермальных источников морского дна, известно давно. И то, что в экстремальных условиях обнаружились различные представители хитридиомицетов и другие их первозданные древнейшие родственники, уже не удивляет. Эти открытия могут пролить свет на раннюю эволюцию грибов и углубить наши знания об экологических и физиологических приемах, с помощью которых выживают эти экстремофильные эукариоты.


Вас также могут заинтересовать статьи:
Фотосинтезирующий мицелий – новый для науки симбиоз грибов и водорослей
Как грибочки стали волшебными
Жизнь в пупке

Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение