Как мы видели в предыдущем посте о лишайниках, им нужны определенные условия окружающей среды, чтобы хорошо выжить и правильно размножатьсяпока они не колонизируют территорию.
Лишайник является результатом симбиотических отношений между водорослями и грибами. Однако ученые, после стольких лет изучения лишайников,сделали новое открытие: в той связи двух, есть и третья, дрожжи. Как получилось, что после стольких лет исследований ученые не осознали присутствие дрожжей в этих симбиотических отношениях?
Симбиотические отношения между водорослями и грибами
Наверняка вы хоть раз в жизни видели камень с пятнами на поверхности. Пятно, цвет которого может варьироваться между черным, коричневым, оранжевым или зеленым. Вы также могли видеть эти пятна на крышах, на старых домах, деревьях и т. д. Эти пятна, которые вы видели, являются лишайниками, которые образуются в результате ассоциации между водорослями и грибком.
В природе существуют различные типы взаимоотношений между живыми организмами. Мы находим живых существ, которые компетентны между собой, других, которые являются паразитами, и других, чьи отношенияприносят пользу обоим. Вместо симбиоза наиболее подходящим техническим термином для него является мутуализм. Мутуализм - это отношения между водорослями и грибами, образующими лишайник, в которых обе стороны выигрывают от отношений. Что они оба могут получить от этих отношений
В жизни лишайника водоросль играет основную роль,осуществляя фотосинтез, чтобы обеспечить гриб органическим веществом. Мы кратко остановимся, чтобы объяснить, что грибы не являются автотрофными существами, то есть не синтезируют себе пищу, как растения. Грибы нуждаются в органических веществах для питания. Указанное органическое вещество вносится водорослями во время фотосинтеза. Чтобы отблагодарить водоросли,грибок захватывает воду и минеральные соли из окружающей среды,какой бы сухой она ни была, и защищает ее от высыхания.
Как мы видим, эти отношения набирают силу. Оба побеждают и выживают в довольно сложных условиях.
Какая польза от лишайников?
Мы видели, как водоросли и грибы образуют лишайники. Но для чего мы используем лишайники? Лишайники использовались на протяжении всей истории для различных целей, в которых мы находимся:
- Манна лишайник, который растет в Северной Африке и на Канарских островах, можно использовать в пищу. На Северном полюсе северные олени и карибу питаются лишайниками.
- В фармацевтической промышленности их используют дляполучения антибиотиков, витамина С и красителей, таких как лакмус.
- В косметике они используются для извлечения эссенций и духов.
Я также хочу упомянуть, что в настоящее время лишайники используются в качествеиндикаторов загрязнения. Как мы видели в предыдущем посте, упомянутом выше, лишайникам для выживания требуются определенные атмосферные условия и биотика.. Они уязвимы к температуре, осадкам, влажности, присутствию хищников и т. д. Ну, этот организм служит индикатором загрязнения. Будучи уязвимыми для взвешенных частиц, вызванных загрязнением воздуха или воды и почвы, лишайники в таких местах не растут. Поэтому, если мы видим, что в каком-то месте есть подходящие условия для нормального выживания лишайника, но мы этого не видим, это говорит нам о том, что это место заражено.
Дрожжи как третий компонент отношения
Мы увидели, из чего состоит лишайник и для чего он нужен человеку. Однако что бы вы подумали, если бы я сказал вам, что водоросли и грибы не единственные, которые существуют в отношениях, составляющих лишайник? На протяжении всей жизни, в школах, институтах и университетах, где бы ни изучались лишайники, они начинаются с определения того, что это симбиотические отношения между водорослями и грибами. Но недавние исследованияподтверждают наличие третьего компонента отношений: дрожжей.
На планете ихболее 15.000 видов лишайникови все они были изучены на том основании, что они являются результатом взаимоотношений водорослей и грибков. Но сегодня, возможно, пора начать менять эту идею. Дрожжи являются частью этого консорциума между водорослями и грибками как компонент лишайника. Ученым не удавалось обнаружить присутствие этого организма раньше, даже с помощью мощных аналитических увеличительных стекол и спустя столетия и поколения исследований.
Первооткрывателями этого третьего компонента взаимосвязи былипостдокторский научный сотрудник Тоби Сприбилль и его коллеги из университетов Монтаны в Миссуле, Уппсале (Швеция), Граце (Австрия)), Purdue (США) и Канадский институт перспективных исследований в Торонто. Чтобы сделать это открытие, они были подробно использованы, помимо мощных микроскопических наблюдений, с геномными наблюдениями.
Изучение лишайников, токсичных для млекопитающих
Это открытие было на обложке журнала Science и представляет собой целуюреволюцию в том, что было известно о лишайниках и их поведении, выживании, взаимоотношениях, фенологии и т. д. Это поднимает вопрос заботы ученых о переоценке всех существующих знаний и предположений (даже самых основных) о том, как формируются лишайники, как они выживают, какую роль каждый элемент играет во взаимоотношениях, кто какую роль играет в симбиозе и другие вопросы.
Очевидно, как и почти все научные открытия, это не было именно объектом изучения. Мотивация ученых заключалась в том, чтобы выяснить, почему два вида лишайников, которые так тесно связаны между собой и живут в одной экосистеме, имеют такую резкую разницу:один токсичен для млекопитающих, а другой нет. Анализ ДНК только усугубил загадку, потому что у двух видов были идентичные геномы. Или так казалось.
Дрожжи могут быть обнаружены благодаря ДНК лишайника
Чтобы объяснить это открытие, необходимо упомянуть некоторые элементы молекулярной биологии. Мы начали с того, что гены состоят из ДНК, но чтобы активировать эти гены, необходимо разомкнуть двойную спираль азотистых оснований и вынуть копию одной из ее цепей. Эта копия, которую мы извлекаем из двойной спирали, не является ДНК, поскольку имеет только одну цепь, поэтому мы называем ее РНК. Итак, если вы исследуете эту цепь РНК,вы косвенно исследуете гены, наиболее активные в этой клетке.
Это то, чем занимались эти ученые. Они проанализировали РНК этих двух видов лишайников, чтобы понять, почему один из них токсичен для млекопитающих, а другой нет. Наверняка в последовательности РНК они могли обнаружить причину такой ситуации. После анализа обеих РНК обнаружилось довольно заметное отличие:а именно то, что РНК соответствовала не только грибу, известному в симбиозе, но и другому виду гриба - дрожжам. Эти дрожжи остались совершенно незамеченными за полтора века изучения. Кроме того, виды лишайников, которые были токсичны для млекопитающих, содержали гораздо больше этих дрожжей, чем виды, которые не были токсичными.
В предыдущих анализах других типов лишайников эти дрожжи остались незамеченными, потому что в этих симбионтных отношениях они представляют собой клетки меньшинства. Мы находим только одну или две копии ДНК на клетку. Однако уже было обнаружено, что некоторые их гены очень активны и могут создавать сотни или тысячи копий РНК для каждой ДНК. Это был ключ к успеху. И действительно, именно дрожжи объясняют, почему один лишайник ядовит, а другой нет, несмотря на то, что в остальном они идентичны.
Изучение лишайников со всего мира
Это открытие могло быть сделано в лишайниках Монтаны, чтобы выяснить, почему один из них токсичен для млекопитающих, а другой нет, несмотря на то, что они имеют одинаковый геном. Тем не менее,исследователи искали наличие этих дрожжей в лишайниках по всему миру. От Японии до Антарктиды, проходя через Латинскую Америку или Эфиопию. Как они и ожидали, третий компонент этих симбиотических отношений обнаруживается у всех лишайников в мире. Это широко распространенный компонент самого известного симбиоза в биологии.
Поэтому с этого момента, когда мы определяем лишайник,мы должны говорить, что это симбиотические отношения между водорослями, грибками и дрожжами (хотя дрожжи сам по себе является разновидностью грибка), так как эти дрожжи присутствовали во всех лишайниках на протяжении всей истории, но были скрыты под увеличительными стеклами всех ученых более 100 лет. Конечно, ученые обнаруживали это и в других случаях, но не осознавали этого раньше.