Учёные Калифорнийского университета в Риверсайде впервые обнаружили грибы, живущие внутри клеток мха.
Исследование, проведённое в пустынях Мохаве и Сонора и подтверждённое в лаборатории, опровергает многолетнее убеждение, что мхи не способны к симбиозу с грибами.
Открытие, опубликованное в журнале New Phytologist, может перевернуть представления об эволюции наземных растений и их адаптации к изменению климата.
Главные мысли за 1 минуту:
- Мхи, которые десятилетиями считались «одиночками» растительного мира, оказались способны к глубокому симбиозу с грибами.
- Грибы проникают внутрь клеток мха, формируя древовидные структуры, похожие на арбускулы — ранее такие находили только в корнях высших растений.
- Открытие сделано в пустынях Мохаве и Сонора при температурах выше 38 °C, а затем проверено в лаборатории.
- Грибы внутри мха генетически отличаются от почвенных, что указывает на избирательность и устойчивость симбиоза.
- Результаты помогают понять, как древнейшие растения адаптировались к суше и как климат влияет на их микробное сообщество.
Революция в ботанике: мхи больше не одиночки
Более 85 % наземных растений живут в симбиозе с грибами: они делятся сахарами, получая взамен минеральные вещества. Мхи — одни из самых древних обитателей суши, появившиеся около 470 миллионов лет назад — до недавнего времени считались исключением. Из-за крошечных размеров и отсутствия корней их называли «автономными одиночками», неспособными на подобные связи.
Однако работа аспиранта Калифорнийского университета в Риверсайде Киана Келли разрушила этот стереотип. Исследуя биологические почвенные корки — сложные сообщества из грибов, бактерий, водорослей и микроскопических животных, — он заметил, что одни и те же виды мха ведут себя по-разному в разных климатических зонах. Это натолкнуло его на мысль: возможно, внутри мха живут грибы, которые и определяют выживаемость растения.
Как учёные нашли грибы внутри мха
Работая в пустынях Мохаве и Сонора, где столбик термометра поднимается выше 38 °C, Келли собрал образцы мхов. В лаборатории он выделил ДНК из тканей растений и с удивлением обнаружил там генетический материал микоризных грибов — тех, что обычно не выживают без растения-хозяина. Причём набор грибов различался в зависимости от климата: пустынные «квартиранты» не совпадали с теми, что обитают в более мягких условиях.
«Как только я увидел эти разветвлённые структуры под микроскопом, стало ясно, что это крайне важное открытие», — рассказал Киан Келли.
Чтобы увидеть грибы своими глазами, исследователь окрасил ткани мха специальным красителем, который связывается с грибными клетками. Микроскопия показала древовидные образования — арбускулы. Раньше такие структуры находили только в корнях высших растений, и именно через них происходит обмен питательными веществами. Обнаружение арбускул в листоподобных тканях мха указывает на неизвестную ранее форму симбиоза.
Значение для науки и климатологии
Если дальнейшие исследования подтвердят эти выводы, учёным придётся пересмотреть модели симбиоза растений и грибов. Особую ценность открытию придаёт древность мхов: они были одними из первых наземных организмов. Понимание того, как мхи и грибы взаимодействовали миллионы лет назад, может пролить свет на то, как жизнь в целом адаптировалась к суше.
Кроме того, обнаружение избирательности грибов — почвенные виды не совпали с теми, что живут внутри мха — указывает на устойчивый и взаимовыгодный характер связей. Есть основания полагать, что определённые грибы помогают мхам переносить жару и засуху. Если это так, то климатологи смогут точнее прогнозировать, как изменения климата отразятся на самых древних растениях планеты.
