Ученые считают, что зеленые водоросли являются предками растений, живущих в воде, но мы не уверены, как произошел переход к наземным растениям.
Новое исследование Мичиганского государственного университета, опубликованное в журнале eLife, представляет доказательства того, что водоросли могли использовать грибы, чтобы покинуть воду и колонизировать землю более 500 миллионов лет назад.
Грибы встречаются по всей планете. Они создают симбиотические отношения с большинством наземных растений. Это одна из причин, по которой мы считаем, что они были необходимы для эволюции жизни на суше. Но до сих пор мы не видели доказательств того, что грибы усваивают живые водоросли», - сказал Чжи-Ян Ду, соавтор исследования и член лабораторий Кристофа Беннинга и Грегори Бонито..
Исследователи выбрали штамм почвенного грибка и морской водоросли из старых линий, соответственно Mortierella elongata и Nannochloropsis oceanica.
При совместном выращивании оба организма образуют прочные отношения.
«Микроскопические изображения показывают, что клетки водорослей агрегируют вокруг и прикрепляются к грибковым клеткам», - сказал Ду. «Стена водорослей слегка разрушена, и ее волокнистые отростки, кажется, захватывают поверхность гриба».
Удивительно, но при длительном совместном выращивании - около месяца - некоторые клетки водорослей проникают в клетки грибов. Оба организма остаются активными и здоровыми в этих отношениях.
Это первый случай, когда ученые наблюдают, как грибы усваивают эукариотический фотосинтезирующий организм. Они называют это фотосинтетическим мицелием.
«Это беспроигрышная ситуация. Оба организма получают дополнительные преимущества от совместной работы», - сказал Ду. «Они обмениваются питательными веществами с вероятным чистым потоком углерода от водорослей к грибкам и чистым потоком азота в другом направлении. Интересно, что грибу необходим физический контакт с живыми клетками водорослей, чтобы получать питательные вещества. Клетки водорослей не нуждаются в физическом контакте. контакт или живой грибок, чтобы извлечь выгоду из взаимодействия. Грибковые клетки, мертвые или живые, выделяют питательные вещества в свое окружение».
"Более того, когда питательных веществ мало, клетки водорослей и грибов, выращенные вместе, защищаются от голода, питая друг друга. Они работают лучше, чем когда их выращивают по отдельности", - объяснил Ду.
Возможно, эта повышенная выносливость объясняет, как водоросли пережили выход на сушу.
«В природе могут происходить подобные симбиотические события, в большей степени, чем мы думаем», - сказал Ду. «Теперь у нас есть система для изучения того, как фотосинтезирующий организм может жить внутри нефотосинтезирующего, и как развивается и функционирует этот симбиоз».
Оба микроорганизма относятся к штаммам, связанным с биотехнологиями, поскольку они производят большое количество масла. Ду тестирует их в качестве платформы для производства ценных соединений, таких как биотопливо или жирные кислоты Омега-3.
«Поскольку два организма более устойчивы вместе, они могут лучше пережить стрессы биопродукции», - сказал Ду. «Мы также могли бы снизить стоимость сбора водорослей, что является серьезной причиной того, что стоимость биотоплива по-прежнему непомерно высока».