дома нескучно
Как весело и с пользой пережить самоизоляцию

Симбиоз водорослей и грибов.

9 November 2019

Попросите студента-биолога описать связь между водорослями и грибами, и он обязательно объяснит вам, как грибковые структуры, называемые гифами, могут окружать водорослевые клетки и формировать совершенно новый организм с собственным метаболизмом - лишайник.

https://pixabay.com/ru/photos/%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BB%D0%B8-%D0%BA%D0%B0%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%8C-%D1%80%D0%B0%D1%83%D0%BD%D0%B4-%D0%BF%D0%BB%D1%8F%D0%B6-2205570/
https://pixabay.com/ru/photos/%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BB%D0%B8-%D0%BA%D0%B0%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%8C-%D1%80%D0%B0%D1%83%D0%BD%D0%B4-%D0%BF%D0%BB%D1%8F%D0%B6-2205570/

Благодаря обмену питательными веществами между водорослями и грибком, а также адаптивным механизмам, которые существуют уже около 415 миллионов лет, лишайники могут выживать в самых экстремальных условиях.

Во всех известных взаимодействиях между водорослями и грибами водоросли остаются вне гифов гриба.

Эксперименты проводились с Nannochloropsis Oceanica, видом водорослей, обитающим в морской и пресной воде, и Mortierella elongata, грибком, обитающим в почве.

Эксперименты с изотопными индикаторами выявили обмен питательными веществами, включая углерод и азот, между двумя партнерами.

Более того, оба они оставались физиологически активными в течение двух месяцев совместного культивирования, причем клетки водорослей продолжали расти, разделяться и оставаться фотосинтетически активными.

Симбиозы между микробами и растениями или животными часто используются в качестве примеров совместной эволюции.

Окаменелости являются прямым доказательством симбиоза, имевшего место в прошлом, и филогенетический анализ может выявить момент появления симбиотических партнеров.

Например, окаменелости, относящиеся к девонской эпохе (около 450 миллионов лет назад), обнаруживают грибковые колонизации, очень похожие на те, которые производятся гломеромикотой сегодня : эти обязательные симбиозы (то есть симбиозы, выживание которых зависит от хозяина) входят в корневые клетки растений для формирования структур под названием круговые мышцы, которые теперь называются симбиозом.

Однако окаменелости и филогенетика не могут сказать, как на самом деле сформировались различные формы симбиоза, которые ученые видят сегодня.

Филогенетический анализ подтверждает, что гломеромикота является членом ранней разновидности грибкового филума Mucoromycota.

Однако неясно, произошли ли грибы, ответственные за округлую микоризу, от сапротрофических грибов (питающихся мертвым или гниющим веществом), поскольку нет никаких доказательств того, что такие грибы становятся обязательными симбиотами.

https://pixabay.com/ru/photos/%D0%B3%D1%80%D0%B8%D0%B1-%D0%B3%D1%80%D0%B8%D0%B1%D1%8B-%D0%B3%D1%83%D0%B1%D0%BA%D0%B0-%D0%BC%D1%83%D1%85%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D1%80-3700919/
https://pixabay.com/ru/photos/%D0%B3%D1%80%D0%B8%D0%B1-%D0%B3%D1%80%D0%B8%D0%B1%D1%8B-%D0%B3%D1%83%D0%B1%D0%BA%D0%B0-%D0%BC%D1%83%D1%85%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D1%80-3700919/

Перенос симфонической плазмиды на штамм Ralstonia ясно показывает, что патоген может превратиться в симбиотическую бактерию.

Это основано на исследованиях, которые показали, что одноклеточные зеленые водоросли Chlamydomonas rehardtii и дрожжи могут взаимодействовать при определенных физиологических условиях. Однако тот факт, что N. Oceanica и M. elongata в основном сохраняют свой фенотип при совместном культивировании, вызывает удивление.

Напротив, грибы в лишайниковом агрегате дают начало псевдотипам, в которые попадают водоросли, а также бактерии.

Явление началось с флокуляции N. Oceanica (т.е. слипания) вокруг гриба.

Очевидный вопрос: какой сигнал вызывает начало процесса флокуляции?

В частности, обнаруживает ли N. Oceanica молекулы, высвобождаемые M. elongata, и реагирует ли на них?

Поскольку геномы обоих партнеров были секвенированы, различные транскриптомические и метаболические подходы должны помочь исследователям найти ответы на эти вопросы.

Будет также интересно узнать, играет ли ген, кодирующий белок, транспортирующий аммиак в растениях и бактериях, роль в обмене азота между N. Oceanica и M. elongata.

https://pixabay.com/ru/photos/%D0%BB%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F-%D1%8D%D0%BA%D1%81%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82-%D1%82%D0%B5%D1%81%D1%82-%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%8F-3498584/
https://pixabay.com/ru/photos/%D0%BB%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F-%D1%8D%D0%BA%D1%81%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82-%D1%82%D0%B5%D1%81%D1%82-%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%8F-3498584/

Известно, что ген передавался от прокариотов к леотиомицетам, которые являются предками грибов, обнаруженных в лишайниках, а также к зеленым растениям, и до сих пор встречается во всех таких грибах и растениях. Они очень богаты липидами (которые содержат много углерода), но последние не могут синтезировать липиды, полагаясь вместо этого на своих растений-хозяев для их снабжения. Липидный обмен может иметь прикладное значение в биотехнологии.

Действительно, ранее показали, что использование генетических методов для сверхэкспрессии гена приводит к увеличению накопления липидов в M. elongata, что может увеличить выход микроорганического биотоплива из этой системы.

Наконец, известно, что M. elongata является носителем различных типов эндобактерий. Поскольку эти бактерии являются отличительными эволюционными маркерами древних грибов Mucoromycota, изучение M. elongata может также помочь понять биологические свойства Mucoromycota, которые делают их подверженными инвазии как простакриотами, так и эукариотами.