Если бы Льюис Кэрролл подробно описал гриб, который Алиса грызет в Стране Чудес, чтобы уменьшиться и вырасти до своих законных размеров, он мог бы отметить алую шляпку, увенчанную белыми бородавками: мухомор.
Эта блестящая характерная поганка галлюциногенна. Его употребление в пищу может исказить восприятие и вызвать расширение и сжатие объектов, что делает этот гриб домом в Стране Чудес. Мухоморы вдохновили на создание волшебных грибов в Super Mario Brothers и встречаются в искусстве и литературе. Другие представители рода Amanita, такие как поганки, смертельны.
И все же эти причудливые и иногда опасные грибы также дружелюбны - по крайней мере, к растениям. Большинство мухоморов могут выжить, только тесно сотрудничая с растениями, снабжая их корни минералами и питательными веществами в обмен на сахара. Этот симбиоз возник более 50 миллионов лет назад и способствует процветанию лесных экосистем.
Энн Прингл, профессор ботаники и бактериологии в Университете Висконсин-Мэдисон, исследует, какие генетические изменения оттолкнули некоторых мухоморов от их наследственного, разлагающегося образа жизни к этим близким отношениям с растениями. В новой работе Прингл и ее сотрудники показывают, что потеря генов, а не эволюция новых генов, способствовала этому серьезному изменению в образе жизни грибов.
Команда также подозревает, что они идентифицировали вид Amanita, который находится на пути к развитию нового симбиоза с растениями. В целом, результаты дают еще одно доказательство того, что симбиоз может быть намного проще, чем думали ученые.
Или, как говорит Прингл: «Заводить друзей легко».
Новое исследование было опубликовано 18 сентября в журнале Molecular Biology and Evolution. Жаклин Хесс из Венского университета возглавила исследование вместе с коллегами из Норвегии, Нидерландов, Франции и Саудовской Аравии.
Чтобы понять, что отличает симбиотических от свободноживущих мухоморов, исследователи секвенировали геномы трех симбиотических видов мухоморов, включая мухомора, и трех близких родственников, которые не являются симбиотическими. Геномные последовательности позволили им реконструировать эволюционные пути, которые привели к различным адаптациям грибов.
"Мы исходили из этого, думая, что найдем общие черты между тремя симбиотическими Мухоморами", - говорит Прингл.
Но, несмотря на схожий образ жизни, симбиотические мухоморы сильно отличались друг от друга на геномном уровне. Некоторые симбиотические виды имели почти вдвое больше генов, чем их аналогичные симбиотические родственники. Похоже, что симбиотические грибы пошли разными геномными путями после того, как они впервые разошлись, разработав уникальные способы адаптации своего партнерства с растениями.
Ранее исследования других семейств грибов показали, что одной из определяющих характеристик симбиотического образа жизни является потеря ферментов, способных разрушать целлюлозные стенки растительных клеток. Эти гены имеют решающее значение для редуцентов, поедающих опавшие листья. Но для грибов, которые связаны с растениями и должны избегать причинения вреда своим партнерам, ферменты, переваривающие целлюлозу, являются лишь помехой.
Поэтому, когда Прингл, Гесс и их команда изучили эту группу пищеварительных ферментов, они были удивлены, обнаружив, что у свободноживущего вида Amanita inopinata эти гены отсутствуют. Хотя симбиотические грибы Amanita действительно утратили этот набор пищеварительных ферментов, отсутствие их у Amanita inopinata означало, что исследователи не могли связать эту потерю с самим симбиозом..
Прингл говорит, что неожиданное отсутствие генов, отвечающих за переваривание клеточных стенок, в геноме Amanita inopinata на самом деле может быть подсказкой, указывающей на эволюцию в действии. Исследователи считают, что если симбиоз развивается только после того, как грибы высвобождают эти пищеварительные ферменты, то Amanita inopinata может быть подготовлена к развитию более тесного партнерства с растениями.
Не совсем симбиотическая, возможно, не полностью независимая, Amanita inopinata, кажется, «застряла между двумя мирами», - говорит Хесс, который начал работу в качестве постдокторанта в лаборатории Pringle, а сейчас является старшим научным сотрудником в университете. Вены.
Эволюция Amanita inopinata - «неожиданная» на латыни - и других Amanitas также, кажется, поддерживает развивающийся консенсус в отношении того, что симбиоз, когда-то считавшийся исключительным, на самом деле может быть легко эволюционным. Исследователи не обнаружили, что Amanita необходимо разработать новый, сложный набор генов, чтобы начать сотрудничать с растениями. Наоборот, просто отпустить несколько когда-то жизненно важных генов может быть достаточно, чтобы создать новые отношения в природе.
«История приобретения друзей - это история потерь», - говорит Прингл.