Эволюция психоактивного псилоцибина в волшебных грибах
Грибы рода Psilocybe, известные как "волшебные грибы", веками имели глубокое значение для коренных народов Мезоамерики. Сейчас они находятся на передовой революции в области психического здоровья, так как псилоцибин и псилоцин показали себя перспективными для лечения ПТСР, депрессии и паллиативной помощи.
Чтобы использовать псилоцибин в терапии, нужна генетическая и эволюционная "дорожная карта" этого соединения, которой не существует. Наши знания ограничены исследованиями лишь малой доли из ~165 известных видов Psilocybe.
Команда исследователей под руководством Университета Юты и Музея естественной истории Юты (NHMU) провела крупнейшее на сегодня исследование геномного разнообразия рода Psilocybe. Их анализ 52 образцов, включая 39 видов, которые никогда не секвенировали, опубликован в PNAS 9 января.
Ключевые открытия
- Древнее происхождение: Род Psilocybe возник около 65 миллионов лет назад, примерно во время вымирания динозавров от астероида.
- Источник синтеза: Псилоцибин впервые начал синтезироваться именно у грибов рода Psilocybe. От них произошло 4–5 возможных горизонтальных переносов генов другим грибам в период от 40 до 9 млн лет назад.
- Два генетических паттерна: Обнаружены два различных порядка генов в кластере, производящем псилоцибин. Они соответствуют древнему разделению в роде, что говорит о двух независимых приобретениях способности производить псилоцибин в эволюционной истории.
- Экологический сдвиг: Древнее разделение паттернов (~57 млн лет назад) совпало со сменой экологии. Первые грибы, производящие псилоцибин, вероятно, разлагали древесину, затем перешли к почве, а некоторые (например, Psilocybe cubensis) — к росту на помете травоядных.
"Если псилоцибин окажется таким чудо-лекарством, потребуются терапевты для улучшения его эффективности. А что если он уже существует в природе? ... Чтобы понять, где они [соединения] и как производятся, нам нужна эта молекулярная работа, чтобы использовать биоразнообразие себе на пользу", — Брин Дентинджер, куратор микологии NHMU.
Загадка функции псилоцибина
Основной вопрос остаётся: для чего грибам псилоцибин? Его молекула имитирует серотонин и прочно связывается с рецепторами 5-HT2A у млекопитающих, насекомых и паукообразных, вызывая изменённое поведение.
- Теория отпугивания: Изменённое состояние психики может быть прямой защитой от поедания.
- Теория распространения: Может действовать как слабительное или вызывать рвоту для распространения спор.
- Защита от насекомых: Маловероятна, так как грибы с псилоцибином часто кишат здоровыми личинками насекомых.
Авторы готовят эксперименты для проверки "Гипотезы брюхоногих". Датировка появления Psilocybe (~65 млн лет назад) совпадает с расцветом наземных слизней после удара астероида. Поскольку слизни — главные хищники грибов, псилоцибин мог эволюционировать как средство защиты именно от них.
Значение музейных коллекций
Весь ДНК для исследования был получен из музейных коллекций. 23 из 52 образцов были типовыми экземплярами — "золотым стандартом" вида.
"Эти типовые образцы представляют собой сотни лет коллективных усилий тысяч ученых... Красота в том, что никто не секвенировал типовые образцы в таком масштабе, и теперь мы производим молекулярные и геномные данные по "золотому стандарту" типов Psilocybe", — Александр Брэдшоу, ведущий автор исследования.
К 2020 году авторы поставили цель получить последовательность генома для каждого типового экземпляра Psilocybe. На сегодня они создали геномы 71 типового образца и продолжают работу.