Возникновение грибковых болезней растений связано с экологической видообразованием

Новый комментарий о природе патогенов поднимает важные вопросы о роли фундаментальных исследований эволюции в понимании возникающих заболеваний.

Экологическое видообразование, особенно то, которое происходит, когда часть популяции переходит на нового хозяина, является одним из основных путей возникновения новых грибковых болезней растений. К такому выводу пришли авторы статьи в Trends in Ecology & Evolution (TREE).

Связь между возникающими болезнями и экологическим видообразованием важна для понимания биологических механизмов заболеваний и разработки более эффективных и устойчивых программ контроля. Об этом заявляют исследователи Татьяна Жиро и Пьер Гладье из Университета Париж-Юг, а также Сергей Гаврилец из Национального института математического и биологического синтеза.

Хотя много внимания уделяется внешним факторам, способствующим появлению грибковых болезней (например, изменению климата или мировой торговле), необходимо также учитывать внутренние генетические изменения в самом патогене.

Авторы указывают, что определенные особенности биологии грибковых фитопатогенов делают их склонными к быстрому экологическому видообразованию через смену хозяина. К ним относятся:

• Сильное дизруптивный отбор со стороны хозяев.
• Большое количество производимых патогеном спор.
• Спаривание внутри хозяина.
• Небольшое число генов, лежащих в основе специфичности взаимодействий патоген-хозяин.
• Частое бесполое размножение с редкими случаями половой рекомбинации.

Значение проблемы

• На грибы приходится 30% возникающих инфекционных болезней растений.

• Эти заболевания могут радикально изменять природные экосистемы, а также производство продуктов питания.

• Примеры:

  • Гриб Cryphonectria parasitica (рак каштана), уничтоживший почти 100% местных каштанов в лесах востока США в прошлом веке.
  • Phytophthora cinnamomi, угрожающий лесам Австралии.
  • Патогены, ответственные за эпидемию, приведшую к Великому голоду в Ирландии в 1840-х годах.
  • Стеблевая ржавчина пшеницы (впервые выявлена в Уганде в 1998 г.), угрожающая Северной Африке, Ближнему Востоку и Азии.

Выводы статьи были процитированы в качестве доказательства перед Комитетом по науке и технологиям Палаты общин Великобритании. Пол Крейз, исполняющий обязанности редактора TREE, отметил: "Это хороший пример того, как исследования, казалось бы, эзотерической области науки — видообразования — могут неожиданно дать идеи, имеющие потенциальную социальную и экономическую важность".

Более широкий контекст

Эти выводы могут быть применены и к другим патогенам (нематодам, бактериям, вирусам), поскольку они разделяют многие черты с грибковыми фитопатогенами, способные вызвать экологическое видообразование через смену хозяина.

Авторы заключают: "Чтобы полностью понять возникающие болезни, мы рекомендуем по-новому взглянуть на особенности жизненного цикла, чтобы адаптировать модели, основанные на специфике патогенов".