Гриб-партнёр жука-корабельщика: больше, чем просто источник пищи
Жук-корабельщик (Elateroides dermestoides) — это вид грибкового жука-древоточца. В отличие от многих своих родственников, ведущих социальный образ жизни, он одиночный. Следующее поколение жуков-корабельщиков вылупляется только через два года, что значительно дольше, чем у большинства грибковых жуков (менее года). Это один из крупнейших европейских грибковых жуков, достигающий 18 мм в длину. Несмотря на одиночный образ жизни, жук живёт в симбиозе с грибом Alloascoidea hylecoeti, который снабжает его питательными веществами.
Первые доказательства питательного симбиоза
Команда под руководством Максимилиана Лененбергера из Института химической экологии Макса Планка в Йене детально изучила этот симбиоз. Исследователи проанализировали питательные вещества, накапливаемые грибом в его мицелии. Работа опубликована в The ISME Journal.
«До сих пор лишь предполагалось, что грибы-симбионты богаты питательными веществами. В нашем исследовании мы впервые смогли продемонстрировать, что Alloascoidea hylecoeti чрезвычайно богат питательными веществами. Этот гриб накапливает значительно больше сахаров, аминокислот, эргостерина, жирных кислот и таких элементов, как фосфор и азот, чем другие грибы, как симбиотические, так и несимбиотические», — говорит Лененбергер.
Это, вероятно, объясняет, почему жук-корабельщик может так долго жить в бедной питательными веществами древесине и вырастать таким крупным.
Выживание в конкурентной среде
Личинки жука-корабельщика долгое время живут в древесине недавно погибших деревьев. Эта среда бедна питательными веществами и полна конкурентов. У социальных видов жуков особи помогают друг другу сдерживать вредные грибы, но у одиночных жуков такой возможности нет.
Исследователи обнаружили, что гриб-симбионт использует различные фенольные вещества из окружающей древесины. Гриб накапливает их в своей среде в таких количествах, что это подавляет рост многих других грибов. Он способен прорастать в древесину для доступа к ресурсам.
«В отличие от многих других грибов, симбиотический гриб не разрушается и не ингибируется защитными соединениями растений. Более того, он сам производит много веществ, подавляющих другие грибы», — объясняет Лененбергер.
Гриб, который снижает pH и процветает в кислой среде
Учёных особенно удивило производство уксусной кислоты, которую они обнаружили в культурах гриба и в образцах из гнёзд жуков с помощью ЯМР-анализа. Эксперименты показали, что гриб вытесняет конкурентов, «подкисляя» среду и снижая pH до 3,5. Примечательно, что Alloascoidea hylecoeti не только выдерживает высокую концентрацию уксусной кислоты, но и лучше всего растёт при крайне низком для грибов уровне pH.
«До сих пор уксусная кислота не была обнаружена ни в одной другой системе грибковых жуков. Поскольку мы также смогли идентифицировать её в гнёздах, это явное доказательство, что она играет роль и в природе. Гриб использует не только уксусную кислоту, но и различные другие вещества для подавления грибов-конкурентов, включая монотерпены, такие как линалоол, терпинеол и цитронеллол», — говорит Джонатан Гершензон. Цитронеллол отвечает за лимонный запах этого гриба.
Влияние высококислотной среды на личинок жука-корабельщика, а также эффект защитных веществ, накапливающихся в их пище, остаются неясными. Могут ли они делать личинок менее привлекательными для хищников? Помогают ли симбиотические бактерии в кишечнике жуков расщеплять высокие концентрации фенольных соединений? Эти вопросы команда планирует изучить в будущих экспериментах.