_ Prieten sau duşman? Cercetătorii explorează un parteneriat străvechi dintre mușchi și ciuperci

Data viitoare când te plimbi prin pădure în plină iarnă, fă-ți o clipă pentru a vedea dacă poți să vezi pe unul dintre cei mai persistenti și mai însuflețiți supraviețuitori ai naturii.

Nu, nu petecul de iarbă maro care se uită printr-un banc de zăpadă sau hectarele de copaci cu crengile și crengile lor goale, care așteaptă primăvara.

Priviți în jos și veți găsi singurul verdele pentru a vedea este chiar sub cizma ta — un covor luxuriant de mușchi.

Pentru Björn Hamberger, medic James K. Billman Jr., MD, profesor dotat în cadrul Departamentului de Biochimie al Colegiului de Științe Naturale al Universității de Stat din Michigan și Biologie Moleculară, această duritate pe tot parcursul anului este motiv de admirație în sine.

„Îți oferă o idee despre cât de rezistente sunt aceste organisme și este probabil unul dintre motivele pentru care mușchii s-au blocat. și nu s-au pierdut prin evoluție”, a spus Hamberger.

Dar este, de asemenea, un punct de plecare pentru cercetări cu o anvergură care se întinde pe eoni – de la Pământul antic la viitorul umanității în spațiu. Apărând în The Plant Journal, cea mai recentă lucrare a laboratorului Hamberger încearcă să înțeleagă mai bine modul în care mușchii și alte plante au cucerit planeta noastră și cum, pentru a face acest lucru, este posibil să fi primit un ajutor atât de necesar de la colaboratorii lor de mult timp, ciupercile.

De la Pământ timpuriu la viitorul Marte

Mușchii au făcut tranziția către pământ în urmă cu 450 de milioane de ani în timpul perioadei Ordovician, un proces despre care Hamberger bănuiește că nu ar fi putut reuși fără munca în echipă.

Când mușchii au ajuns pe uscat, ar fi trebuit să țină seama de o serie de variabile noi și provocatoare, inclusiv reglarea apei, gravitația, temperaturile fluctuante și expunerea la lumina UV.

Din fericire, mușchii au întâlnit un peisaj deja colonizat de ciuperci timpurii ale căror rețele asemănătoare rădăcinilor, sau miceliu, ar putea absorbi nutrienții critici de pe Pământ. În schimbul acestor nutrienți, plantele terestre timpurii au oferit ciupercilor o sursă de carbon, declanșând o nouă relație care a durat până în zilele noastre.

„Cel puțin 80% dintre plantele moderne colaborează în continuare într-un fel cu ciupercile. , primind ajutor pentru a deveni mai puternic și pentru a deveni mai rezistent”, a explicat Hamberger. „Pe măsură ce ne uităm la un viitor în care plantele trebuie să susțină o populație în creștere, acesta va fi un factor critic.”

Lucrând cu mușchi timp de peste un deceniu, Hamberger și grupul său de cercetare au participat la o expoziție specială. la Galeria de Științe din Detroit numită „Ceața zorilor” în 2019, care prezenta mușchi care creșteau în terarii menite să imite atmosfera Pământului primordial și preluarea ulterioară a plantelor și ciupercilor.

Grupul a proiectat, de asemenea, mușchi pentru a exprima căi biochimice străine, moderne, terestre și plante, producând produse precum uleiul de patchouli.

Aici, Hamberger vede un potențial interesant în domeniul explorării spațiului. Mușchii și alte plante ar putea acționa ca producători naturali pentru materiale de construcție sau medicamente, în timp ce transformă dioxidul de carbon în oxigen în timpul zborurilor spațiale.

„Dacă poți aduce plante cu tine într-o astfel de călătorie și le oferi modelele pentru a crea produse utile, care vor reduce greutatea imensă a materiilor prime pe orbită”, a spus Hamberger. „În plus, când vine vorba de terraformarea unui loc precum Marte, de ce să nu începem cu mușchi – o plantă care a modificat deja cu succes propria noastră planetă?”

Cu cele mai recente cercetări din The Plant Journal, laboratorul Hamberger speră să îndepărteze și mai mult cortina interacțiunilor plante-microbiene și să descopere modurile în care mușchii și ciupercile comunică la nivel microscopic.

Pentru a atinge aceste obiective, Hamberger și Davis Mathieu, doctorand și primul autor al lucrării hârtie, a conceput un experiment care ar oferi un loc din primul rând pentru interacțiunile mușchi-ciuperci în timp real.

Peste trei luni, laboratorul a observat că mușchiul, Physcomitrium patens, colonizează diferite terarii. Unele habitate au fost complet fără ciuperci, în timp ce altele au fost co-cultivate cu două specii din descendența ciupercilor care locuiesc pe pământ, Mortirellaceae, care probabil exista în același timp în care plantele au început să cucerească pământul.

Ciupercile au fost furnizat de expertul în ciuperci și genetică Greg Bonito, profesor asociat în Departamentul de științe al plantelor, solului și microbiene al MSU și un colaborator de lungă durată al lui Hamberger.

Folosind microscopie, analiză genetică și microcalculatoare Raspberry Pi, cercetătorii au urmărit modurile subtile, dar distincte, în care mușchiul a interacționat cu vecinii săi fungici. Echipa a descoperit că aceste interacțiuni au ajuns să depindă de o adăugare unică la ghips – endobacteriile din ciuperci.

Aceste endobacterii au oferit o întrebare provocatoare a lor. Endobacteriile sunt complet dependente de gazda lor fungică pentru supraviețuire, dar nu era clar dacă aduceau vreo valoare relației.

„În general, endobacteriile nu sunt văzute ca fiind benefice pentru ciuperci, celulele experimentând unele mari. compromisuri pentru a le adăposti”, a spus Mathieu. „Acest lucru ridică, desigur, întrebarea: de ce sunt încă prin preajmă?”

Mathieu și alții au descoperit că atunci când sunt prezente endobacteriile, ciupercile pot interacționa mai ușor cu vecinii lor cu mușchi. În timp ce experimentau cu ciuperci cărora li s-au îndepărtat endobacteriile, a început să apară o rețea complexă de relații.

De exemplu, o specie de ciuperci părea că „mânca” mușchiul din interior când endobacteriile sale erau prezente. . Dar în probele în care endobacteriile au lipsit?

„Trăiește cot la cot cu mușchiul, total indiferent”, a explicat Mathieu.

Între timp, o altă specie de ciuperci care a furnizat beneficiile pentru mușchi și-au schimbat comportamentul atunci când endobacteriile sale au fost îndepărtate. Ciupercile au început să producă structuri asemănătoare sporilor care indicau stresul și nu au mai colonizat mușchiul așa cum făceau cândva.

Laboratorul Hamberger așteaptă cu nerăbdare să dezlege în continuare aceste relații prieten-sau-dușman dintre mușchi, ciuperci și endobacteriile și ce înseamnă aceste descoperiri pentru înțelegerea vieții de pe Pământ.

„Ne-am gândit să începem cu ceva simplu și direct – începutul vieții plantelor terestre”, a spus Hamberger ironic. „Dar se pare că există această poveste super incitantă și foarte complexă care ne poate învăța ceva despre ceea ce s-a întâmplat în timpul evoluției plantelor terestre, ce ne-a adus pe această planetă și ce ne-ar putea duce pe o altă planetă.”

De asemenea, speră că această cercetare ar putea stimula interesul față de formele de viață cruciale pe lângă care trecem în fiecare zi, adesea fără să ne dăm seama.

„Poate că ar putea inspira puțină apreciere pentru aceste organisme grozave care pot trăi în condiții dure. și sunt primii primăvara care spun: „Mă, să mergem”, când zăpada se topește și lumina soarelui revine.”

(Fluierul)