Белая гниль может использовать углерод лигнина как источник питания

Исследование учёных из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) впервые показало, что грибы белой гнили способны использовать углерод, полученный из лигнина, в качестве источника углерода.

Это подтверждает гипотезу старшего автора новой работы Давинии Сальвачуа Родригес. До сих пор учёные не были уверены, потребляют ли грибы белой гнили — наиболее эффективные в природе организмы по разложению лигнина — продукты его распада.

«Мы продемонстрировали, что грибы белой гнили действительно могут использовать ароматические соединения, полученные из лигнина, в качестве источника углерода, то есть они могут их "съесть" и использовать для роста», — сказала Сальвачуа. «Это ещё одна стратегия связывания углерода в природе, о которой ранее не сообщалось».

Статья «Внутриклеточные пути катаболизма лигнина у грибов белой гнили» опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Сальвачуа, изучающая грибы белой гнили более десяти лет, отмечает, что они эволюционировали для деградации лигнина — «самого рекальцитрантного биополимера на Земле». Трудность разложения лигнина и отсутствие эффективного метода его деконструкции сдерживают развитие биоперерабатывающих заводов на основе растений.

Работа закладывает основу для нового направления исследований, в котором лигнин, разлагаемый грибами белой гнили, может быть одновременно преобразован в ценные соединения.

Методы и результаты

Исследователи изучили два вида грибов: Trametes versicolor и Gelatoporia subvermispora. С помощью геномного анализа, изотопного мечения и методов системной биологии они установили способность этих организмов включать углерод из ароматических соединений лигнина в центральный метаболизм и смогли картировать потенциальные пути ароматического катаболизма для этого процесса. In vitro анализ ферментов позволил подтвердить некоторые из предложенных этапов. Учёные подчёркивают, что это лишь начало работы по открытию новых ферментов и путей.

Значение для углеродного цикла

Лигнин составляет около 30% органического углерода в биосфере. Поскольку в почве хранится больше углерода, чем в атмосфере или растениях, грибы белой гнили становятся ключевыми игроками в связывании углерода, полученного из лигнина, в почвах.

Некоторые бактериальные штаммы также способны разлагать лигнин, но не так эффективно, как грибы. Однако с бактериями работать проще, так как они растут быстрее и многие из них генетически податливы, в отличие от грибов белой гнили. «С грибами один эксперимент может длиться до двух месяцев», — отметила Сальвачуа.