Как предковый гриб мог повлиять на образование угля

Эволюция грибов, способных разлагать лигнин — полимер, придающий жесткость клеточным стенкам растений, — могла стать ключевым фактором, положившим конец 60-миллионному периоду формирования угольных отложений в конце каменноугольного периода (~300 млн лет назад).

Ключевой механизм: До появления этих грибов лигнин в отмершей растительной массе не разлагался. Это позволяло богатым лигнином остаткам накапливаться в виде торфа, который со временем превращался в уголь. С появлением новых грибов биомасса растений стала полностью разлагаться до основных химических компонентов, высвобождая углерод в атмосферу в виде CO₂, а не накапливаясь.

Исследование: Международная команда ученых, включая исследователей из Объединенного института генома Министерства энергетики США (DOE JGI), провела масштабное сравнительное геномное исследование. Они проанализировали полные геномы 31 вида грибов, вызывающих бурую и белую гниль древесины (26 из них были секвенированы в DOE JGI).

• Бурая гниль разлагает целлюлозу, но оставляет лигнин.
• Белая гниль (предмет исследования) способна разлагать как целлюлозу, так и лигнин.

Ученые обнаружили, что ферменты класса II пероксидаз, ответственные за разложение лигнина, присутствуют у грибов белой гнили, но отсутствуют у грибов бурой гнили.

Молекулярные часы: Используя анализ молекулярных часов (оценку времени эволюции по накоплению мутаций в генах), исследователи установили, что общий предок грибов белой гнили, обладавший способностью разлагать лигнин, появился примерно 290 миллионов лет назад — как раз на границе конца каменноугольного периода. Калибровка проводилась по трем ископаемым грибам.

Значение:

• Для науки: Работа предлагает биологическое объяснение резкого сокращения отложения угля в конце палеозоя, которое традиционно объяснялось лишь абиотическими (геологическими и климатическими) факторами.
• Для биотехнологий: Исследование создало наиболее полный на сегодня каталог ферментов, разлагающих лигноцеллюлозу, что представляет интерес для целлюлозно-бумажной промышленности и производства биотоплива.

Работа является частью более крупных проектов DOE JGI — «Геномической энциклопедии грибов» и «Проекта 1000 грибных геномов», направленных на изучение всего разнообразия грибов для решения энергетических и экологических задач.