Грибы как катализатор генетического обмена у почвенных бактерий
Почвенные бактерии используют разветвлённые нитевидные структуры грибов (гифы) для передвижения и поиска новых источников пищи. Исследование UFZ, опубликованное в Scientific Reports, показало, что эти «грибные магистрали» также являются горячей точкой горизонтального переноса генов между бактериями. Таким образом, грибы способствуют высокому бактериальному разнообразию в почве, что может быть полезно для разложения загрязняющих веществ.
Грибные магистрали
Для бактерий почва — сложная среда, где сухие участки и воздушные поры становятся непреодолимыми препятствиями. Для перемещения им необходима жидкая плёнка. Слизистый слой, окружающий гифы грибов, предоставляет им такую возможность. Мицелий (грибница) служит отличной инфраструктурой: в одном грамме почвы могут простираться сотни метров гиф.
«В тонкой жидкой плёнке вокруг гиф бактерии могут двигаться с гораздо большей скоростью и направленно, покрывая большее расстояние, чем в почвенной воде без гиф», — говорит Том Бертольд, ведущий автор исследования.
Горячая точка генетического обмена
На «грибной магистрали» часто наблюдается интенсивное «движение», что приводит к тесному контакту между бактериями и обмену генетическим материалом.
«Это похоже на передачу простудных микробов в переполненном поезде, — объясняет эколог-микробиолог д-р Лукас Й. Вик. — Но, в отличие от простуды, новые гены обычно являются преимуществом для почвенных бактерий».
Горизонтальный перенос генов позволяет бактериям адаптироваться к новым условиям среды или получать доступ к ранее недоступным источникам пищи. Например, это могут быть загрязнители, такие как толуол или бензол из нефти и бензина, которые для бактерий с подходящим генетическим набором становятся пищей.
Результаты исследования
Учёные UFZ показали, что на грибных гифах происходит значительно более интенсивный перенос генов, чем во влажной среде без гиф. Компьютерное моделирование, рассчитывающее частоту генетического обмена на гифах, подтвердило этот результат.
«Наше исследование показывает, что грибные гифы не только предоставляют почвенным бактериям отличную инфраструктуру, но и являются потенциальной горячей точкой горизонтального переноса генов. Этот ранее неизвестный аспект взаимодействия грибов и бактерий — важный шаг к пониманию сложных взаимодействий между почвенными микроорганизмами», — отмечает Вик.
Значение для экосистемы и биоремедиации
Грибы, вероятно, играют ключевую роль в распространении почвенных бактерий, их генетической адаптации, разнообразии и, в конечном счёте, эволюции.
«Всего несколько лет назад мы об этом даже не подозревали, — говорит Вик. — Возможно, в ходе истории Земли бактериальное разнообразие резко возросло с развитием грибов, образующих мицелий».
Что касается разложения загрязнителей, исследователи предполагают, что почвы с большим количеством грибов, вероятно, лучше справляются с этой задачей. Грибная магистраль позволяет бактериям-деструкторам быстрее достигать своей «пищи», а благодаря переносу генов они могут получать необходимые для этого способности прямо в пути.