Друг или враг? Исследователи изучают древнее партнерство мхов и грибов

Мхи совершили переход к наземной жизни 450 миллионов лет назад в ордовикский период. Исследователи из Университета штата Мичиган предполагают, что этот переход, вероятно, не мог бы состояться без сотрудничества с грибами, которые уже колонизировали сушу.

От древней Земли к будущему Марса

Столкнувшись с новыми вызовами — регуляцией воды, гравитацией, перепадами температур и УФ-излучением — ранние наземные растения, вероятно, получили помощь от грибов. Их мицелиальные сети могли поставлять растениям критические питательные вещества из почвы в обмен на углерод. Эта взаимосвязь сохранилась: по меньшей мере 80% современных растений так или иначе сотрудничают с грибами для повышения устойчивости и роста.

Исследователи видят потенциал мхов в космической экспансии: они могли бы выступать в роли природных фабрик для производства материалов или лекарств во время космических полетов, одновременно преобразуя CO₂ в кислород.

Эксперимент по взаимодействию

В новом исследовании, опубликованном в The Plant Journal, лаборатория Бьёрна Хамбергера изучила взаимодействие мха Physcomitrium patens с двумя видами почвенных грибов из семейства Mortirellaceae, которые, вероятно, существовали одновременно с первыми наземными растениями.

В течение трех месяцев ученые наблюдали за колонизацией мхом разных террариумов: без грибов и в ко-культуре с грибами. Используя микроскопию, генетический анализ и микрокомпьютеры Raspberry Pi, они отслеживали взаимодействия в реальном времени.

Роль эндобактерий

Ключевым открытием стала роль эндобактерий, живущих внутри самих грибов. Эти бактерии полностью зависят от гриба-хозяина, и их ценность для симбиоза была неочевидна.

Эксперименты показали, что присутствие эндобактерий существенно меняет характер взаимодействия:

• Один вид грибов в присутствии эндобактерий, по-видимому, «поедал» мох изнутри. Когда же эндобактерии удаляли, гриб становился безразличным и жил с мхом бок о бок.
• Другой вид грибов, приносящий пользу мху, при удалении эндобактерий менял поведение: начинал производить спорообразные структуры, указывающие на стресс, и переставал колонизировать мох как прежде.

Это открытие указывает на сложную сеть взаимоотношений «друг или враг» между мхом, грибами и их внутренними бактериями.

Значение исследования

«Мы думали начать с чего-то простого — истоков наземной растительной жизни. Но оказалось, что это супер захватывающая и очень сложная история, которая может рассказать нам о том, что произошло в ходе эволюции растений, что позволило жизни закрепиться на этой планете и что может помочь нам на другой планете», — отметил Хамбергер.

Исследование также призвано пробудить интерес к этим выносливым организмам, которые первыми оживают с приходом весны.