Таинственная жизнь грибов. Удивительные чудеса скрытого от глаз мира: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Кто третий в этом союзе?

Первые подозрения возникли при изучении лишайников Bryoria tortuosa и Bryoria fremontii, в составе которых один и тот же гриб и одна и та же водоросль. Первый лишайник окрашен в желтый цвет и в большом количестве вырабатывает токсичную вульпиновую кислоту, которая и придает ему этот цвет. Bryoria fremontii имеет коричневую окраску и не содержит вульпиновой кислоты. Как могут два одинаковых партнера создать лишайники с абсолютно несхожими свойствами? Почему один лишайник ядовит для млекопитающих, а другой – нет?

Этот вопрос вдохновил Тоби Шприбилле на дальнейшие исследования. Содержащуюся в лишайниках ДНК проанализировали самым тщательным образом, начались кропотливые и трудоемкие поиски в «генном супе» лишайников. Только после того как возникла гипотеза о том, что здесь предстоит открыть что-то совершенно новое, был обнаружен дрожжевой гриб Cyphobasidium. Новое, упрощенное определение лишайника выглядит теперь так: 1 сумчатый гриб + 1 опорный гриб + 1 фотосинтезирующая водоросль или цианобактерия = лишайник.

Хорошо сыгранная команда

Естественно, встал вопрос: как получилось, что хорошо известный Cyphobasidium мог так долго ускользать от внимания ученых? Без современных молекулярно-генетических методов нам, вероятно, еще долго пришлось бы ждать этого открытия. Больше ста лет множество лихенологов (специалистов по лишайникам) исследовало названные лишайники, и ученые не смогли открыть неизвестное третье, которое представляет собой существенную для выживания лишайника его составную часть. Было известно, что оба сильно различающиеся партнера так хорошо дополняют друг друга, что лишайник обладает свойствами, которых по отдельности лишены водоросль и гриб. Теперь выяснилось, что речь идет о тройном симбиозе: без этого теперь уже известного третьего остальные два участника жить не могут. Cyphobasidium в составе лишайников был обнаружен по всему миру – от Антарктиды до Японии и от Южной Америки до Эфиопии. Сравнение генетического материала показало: три члена организма лишайника имеют долгую совместную историю. Согласно теории, участвующий в симбиозе гриб развивался в лишайнике с самого начала, а не явился «современным» изобретением эволюции.

Как мне думается, это открытие должно оказать сильное мотивирующее воздействие на молодых ученых: вопреки широко распространенному ошибочному мнению, не все открытия пока совершены. Загадки природы пока не исчерпаны. Для того чтобы открыть что-то новое, молодым исследователям совершенно необязательно отправляться в дебри тропических лесов.

Золотая ариаднина нить нашего путешествия в мир грибов – сотрудничество между радикально несхожими между собой организмами, ведущее к выгоде для целого, симбиоз, подтверждающий максиму о том, что «вместе мы сильнее», – в свете нового открытия засверкала новым блеском. Тоби Шприбилле замечает: «Это новое знание позволяет объединить многое, что, как нам казалось, мы знали об этом симбиозе. Мы должны заново оценить фундаментальные гипотезы о том, как образуются лишайники и кто выполняет в этом составном организме его разнообразные функции».

Таким образом, давно известный мир грибов снова и снова удивляет нас открытиями, которым не видно конца. Что еще ждет нас впереди? Этим вопросом мы и зададимся, заканчивая наше путешествие в царство грибов.

16. Микофилия: можно ли сравнить ее с любовью?

Поиск смысла нашего беспокойного мира в переплетении гиф

Как начались наши отношения с грибами? Этот вопрос был задан в самом начале книги. Начало кроется во тьме доисторической эпохи, и мы никогда не узнаем подробностей нашего знакомства с этими организмами. Несомненно одно: наши предки питались грибами и использовали их с разнообразными целями, среди прочего для проведения шаманских ритуалов и лечения разных болезней. Вероятно, с началом неолитической революции стали постепенно развиваться биотехнологические опыты с большой пользой для возникавшей цивилизации. Грибы использовали для приготовления сыра, хлеба, вина, пива и других продуктов питания.

С промышленной революцией и с развитием науки появились и другие способы применения грибов, которые в наши дни стали важнейшей для современных биотехнологий группой живых организмов. В промышленных масштабах грибы сегодня используются для производства продуктов питания и кормов, антибиотиков, ферментов, стероидов, алкоголя, органических кислот и витаминов. Многие люди даже не подозревают о том, что в напитках и других продуктах питания вездесущую лимонную кислоту (не путать с лимонным соком!) давно не получают из лимонов, а уже в течение нескольких десятилетий производят с помощью соответствующих грибов, а именно с помощью аспергилла черного (Aspergillus niger). Грибы все чаще используют для производства моющих средств с биотензидами, активными очищающими веществами, которые загрязняют окружающую среду в меньшей степени, чем традиционные моющие средства и стиральные порошки.

Естественно, это правда, что грибы часто становятся возбудителями болезней, причиной аллергии, смертельных отравлений, а также могут разрушать дома. Но это всего лишь один аспект их многочисленных свойств, который мы должны научиться обходить. Самое главное, грибы – это наши партнеры, без которых жизнь стала бы невозможной. Грибы отвечают за разложение вредных веществ и за реминерализацию. Грибы, формируя микоризы, являются партнерами всех наших деревьев и главными лесными начальниками. Они помогают снабжать нас питанием и лекарственными средствами, участвуют в биологическом контроле экологического вреда и в защите окружающей среды. Модное понятие «повторной утилизации» появилось недавно, но грибы применяют этот принцип уже сотни миллионов лет.

Зеленая полоса в пустыне

Возможно, уже скоро грибы смогут в широких масштабах санировать отравленные людьми почвы и помогут превратить мертвые поля в цветущие сады. Надо надеяться, что удастся ограничить расширение пустынь путем высаживания деревьев с микоризами грибов. Эти микоризы смогут высасывать из сухой почвы всю доступную воду и отдавать часть ее деревьям. Грибы пробудят пустыни к новой жизни, распространение пустынь прекратится, как это уже происходит в области Сахель, и, надеемся, будет происходить и дальше, чтобы в конце концов зеленый пояс протянулся от Индийского океана до Атлантики. На спутниковых снимках Сахары уже сегодня на фоне всеобщей коричневатой желтизны видны большие зеленые пятна – маленькое экологическое чудо. Это части крупнейшего панафриканского проекта, будущей «Великой зеленой стены» длиной 7000 километров, вселяющей надежду в миллионы самых бедных и обездоленных. Началом этого чуда мы обязаны некоторым крестьянам этого региона, которых вдохновила на действия старая местная традиция. Высаживание деревьев на поле – часть векового метода возделывания полей. Там, где есть деревья, просо и другие пищевые растения растут лучше, чем на незащищенных угодьях. Помимо симбиоза с бактериями, которые захватывают из воздуха азот и в обмен на другие питательные вещества отдают его растениям, грибы тоже играют в стимуляции роста ключевую роль. Незаметная пыль спор, приносимая с песком, помогает расти нежным саженцам. Представители различных видов рода Glomus, например Glomus aggregatum, содержат белок, называемый гломулином, который склеивает мельчайшие частицы почвы в мелкие шарики, благодаря чему почва начинает лучше проветриваться и пропитываться водой, к тому же такое строение почвы благоприятно для роста растений. Особенно хорошо грибы Glomus чувствуют себя вместе с жужубами, деревьями, в наибольшей степени подходящими для высаживания лесов, не говоря уже об их вкусных плодах.

Великая общность

Стоит только грибу оказаться в почве вместе со своим саженцем, как он тотчас принимается за работу, которую отлично умеет делать, – гриб начинает ветвиться. Гифы распространяются во всех направлениях, чтобы вступить в контакт с другими растениями и другими грибами. Рано или поздно мицелий неизбежно доберется до других растений. Его клетки внедрятся в корни и вдохнут в него дополнительные жизненные силы. Через эту сеть гиф будет осуществляться обмен веществ – так же и с садовыми и огородными культурами, возделываемыми людьми. Укрепившись сахаром, полученным от растений, гриб с удвоенной энергией бросается на дальнейшие поиски, чтобы убедить и другие растения в обоюдной выгоде сотрудничества. Это действительно чудесное изобретение природы – соединить всех в одну великую общность. Не могут ли грибы стать нашими учителями в международной торговле?

Будущее началось уже давно

Но и этого мало: в медицине будут открыты новые фармакологически активные вещества, причем не последнюю роль здесь сыграют морские грибы, о которых мы пока слишком мало знаем. В многочисленных научных лабораториях всего мира коллективы ученых заняты открытием новых свойств грибов. В проектных бюро слизевые грибы создают эскизы идеальных дорожных и других коммуникационных сетей. Футурологи привлекут богатые белками и бедные жиром грибы к решению проблемы снабжения человечества продовольствием. Экологи будут обнаруживать все больше фактов о том, что наш мир не может обойтись без грибов и что контроль за вредоносными организмами можно улучшить именно с их помощью. Климатологи еще более интенсивно станут изучать роль грибных спор в атмосферных явлениях, так как вероятно, что именно споры эффективнее всего способствуют конденсации влаги и образованию облаков.

Умение выживать

Биологически обоснованное сельское хозяйство, при ведении которого не будут отравляться многочисленные микроорганизмы, грибы, дождевые черви и другие существа, живущие в почве, потребует намного меньше энергии, меньше механической обработки почвы, меньше искусственных удобрений и средств защиты растений. Многие ведущие ученые и мыслители идут еще дальше: биологическое сельское хозяйство – с помощью грибов – не только может кормить людей, нет, это, по их мнению, единственная возможность для человечества в будущем накормить всех людей досыта.

Помощь грибов сможет порадовать и ценителей хороших вин. Партнерство с образующими микоризы грибами делает виноградную лозу более устойчивой к поражению паразитами. Пестициды и другие ядохимикаты станут ненужными. С помощью грибов и растений, растущих вокруг виноградников, вина станут богаче, здоровее, да и просто лучше, ибо и виноградная лоза, как и другие растения, тоже вступает в прямой обмен с «интернетом» грибных сетей. Здоровые почвы полны жизни и изобилуют скрытой от нас деятельностью. Необозримая сеть взаимоотношений связывает всех обитателей здорового виноградника.

Эксперты повторной утилизации

Если сбудутся надежды, возлагаемые учеными на гриб Pestalotiopsis microspora, произрастающий в Национальном парке Ясуни, расположенном в эквадорской сельве, это будет настоящим шагом вперед для всего человечества. Дело в том, что Мировой океан превратился в мировую помойку: ежегодно в океан сбрасывается до 13 миллионов тонн пластика. Если в 2015 году человечество ежедневно производило три миллиона тонн мусора, то, согласно прогнозам, в 2025 году оно станет производить ежедневно больше шести миллионов тонн. Значительная часть мусора состоит из полиуретанов, а Pestalotiopsis microspora – пока что первый и единственный известный организм, который способен разлагать полиуретаны даже в условиях недостатка света и кислорода.

Во время своих познавательных прогулок мы убедились, что грибы у нас под ногами, но на самом деле они везде! Некоторые из них – наши опасные враги, но большинство из них – наши друзья. Грибы предоставляют нам так много благоприятных шансов, что, вероятно, оценить их мы сможем только в будущем и только обращаясь к прошлому, ибо поразительное развитие отношений людей и грибов не будет стоять на месте.

Сотрудничество вместо эгоизма

У нас не должно быть больше никаких сомнений в значении грибов в нашей жизни. Но в чем, однако, заключается смысл той философии, которую преподают нам грибы?

Прошедшие 150 лет были, с одной стороны, отмечены прорывом в повседневную жизнь научного мышления и разума, а с другой – утверждением капиталистической экономики с ее соперничеством и эгоизмом. В этой связи многие вспоминают Чарльза Дарвина и эволюционное учение, считая, что смысл его в том, что выжить могут только сильнейшие. Наше краткое путешествие в мир грибов наводит на мысль, что аспект сотрудничества больше нельзя понимать в таком узком значении, как это делает, например, на мой взгляд, Ричард Докинз, который в своей книге «Эгоистичный ген» утверждает, что мы являемся машинами выживания – роботами, которые слепо запрограммированы на то, чтобы сохранять мелкие эгоистичные молекулы, которые известны в миру под названием генов.

Выдающийся американский биолог Линн Маргулис (1938–2011), в отличие от Докинза, считала движущей силой эволюции симбиоз. Она поставила в центр своих рассуждений не «эгоистичный ген», а мыслимую внутреннюю форму сосуществования и совместной эволюции и назвала эту форму эндосимбиозом. Так, например, привлекая клеточно-анатомические и биохимические данные, Маргулис доказывала, что хлоропласты, клеточные органеллы растений, в которых происходит фотосинтез, были изначально свободно живущими цианобактериями. Таким образом, эти хлоропласты во всех наших комнатных и садовых растениях представляют собой не что иное, как «одомашненные» цианобактерии.

Чудо жизни

Линн Маргулис была убеждена, что все существа, населяющие нашу планету, принадлежат одному симбиотическому союзу. Этот взгляд «сверху» на чудо жизни, вероятно, связан с профессией ее первого супруга, известного астронома Карла Сагана. Вероятно, не обошлось и без влияния английского химика Джеймса Э. Лавлока, который в начале 70-х годов сформулировал гипотезу Геи, названную так в честь великой матери греческой мифологии. Согласно этой гипотезе, все земные организмы тесно соприкасаются и образуют в совместном симбиозе некое более крупное единство. Понимаю, что это звучит в духе нью-эйдж. Вероятно, кто-то на этом месте отложит мою книгу в сторону со словами: «Это я уже знаю!»