Почвенные бактерии используют сильно разветвленные, нитевидные структуры грибов, чтобы передвигаться и получать доступ к новым источникам пищи. В новом исследовании, опубликованном в журнале Scientific Reports, исследователи UFZ смогли продемонстрировать, что эти так называемые грибковые гифы также образуют горячую точку для переноса генов между бактериями. Таким образом, грибы обеспечивают высокое разнообразие бактерий в почве, что также может способствовать разложению загрязняющих веществ.
Для бактерий почва представляет собой труднопроходимую местность, а сухие участки и воздушные пространства представляют собой непреодолимые препятствия. Чтобы передвигаться, им нужна жидкая пленка, в которой можно плавать. Они не требуют многого: слизистый слой, окружающий гифы грибов, - это все, что им нужно для передвижения, и они этим пользуются. Грибковая сеть (мицелий) также предоставляет бактериям прекрасную инфраструктуру: всего через один грамм почвы могут быть сотни метров грибных гиф. «В тонкой жидкой пленке, окружающей гифы, бактерии могут двигаться с гораздо большей скоростью и направлением и преодолевать большее расстояние, чем в почвенной воде без гиф», - говорит Том Бертольд, первый автор исследования и докторант Департамента окружающей среды UFZ. Микробиология. «Для бактерий грибковые гифы подобны автомагистрали, которая дает им быстрый и прямой доступ к источникам пищи».
Поскольку на «грибном шоссе» часто бывает много машин, бактерии могут вступать в тесный контакт друг с другом, обмениваясь в процессе генетическим материалом.«Это похоже на передачу микробов простуды в переполненном поезде», - объясняет микробиолог-эколог доктор Лукас Уик. «Но в отличие от простуды, новые гены обычно полезны для почвенных бактерий. Они позволяют им лучше адаптироваться к различным условиям окружающей среды». В зависимости от генов, которые они получают в результате горизонтального переноса генов, они могут адаптироваться к новым условиям окружающей среды или получить доступ к источникам пищи, которые они ранее не могли использовать. Например, это могут быть загрязняющие вещества толуол или бензол, содержащиеся в нефти и бензине, которые для бактерий с правильным генетическим составом не только не вредны, но и очень вкусны. Так что передача этой способности другим группам бактерий может быть очень выгодной с точки зрения деградации почвенных загрязнителей.
В своих исследованиях ученые UFZ также смогли показать, что между бактериями на грибковой магистрали происходит гораздо больший перенос генов, чем во влажной среде без грибковых гиф. Используя компьютерные модели, рассчитывающие частоту переноса генов между бактериями на гифах, исследователи пришли к такому же результату. Вик продолжает: «Наше исследование показывает, что гифы грибов не только обеспечивают почвенные бактерии превосходной инфраструктурой, но и являются потенциальной горячей точкой для горизонтального переноса генов бактериями. Этот ранее неизвестный аспект взаимодействия грибов и бактерий является важным шагом на пути к пониманию сложных взаимодействий. между обитающими в почве микроорганизмами."
Грибы, таким образом, могут играть очень важную роль в очень сложной почвенной среде обитания: в распространении почвенных бактерий, их генетической адаптации и разнообразии, а также в их эволюции. «Всего несколько лет назад мы еще совершенно не подозревали об этом, - говорит Вик. «Возможно, что на протяжении всей истории Земли разнообразие бактерий значительно увеличилось с развитием грибов, образующих мицелий». Что касается разложения загрязняющих веществ, исследователи UFZ предполагают, что почвы, содержащие много грибов, вероятно, лучше подготовлены, чем почвы с небольшим количеством грибов. Это связано с тем, что грибковая магистраль позволяет бактериям, разлагающим загрязняющие вещества, быстрее достигать своей пищи, а с помощью переноса генов они могут даже модернизироваться по пути.