14 января 2023
Биологи построили филогенетическое дерево рода Psilocybe
Разнообразие видов рода Psilocybe sensu stricto. A — Psilocybe azurescens (image credit: Paul Stamets), B — Psilocybe cyanescens (image credit: Bryn T.M. Dentinger), C — Psilocybe semilanceata (image credit: Giuliana Furci), D — Psilocybe zapotecorum (image credit: Bryn T.M. Dentinger), E — Psilocybe cubensis (image credit: Oscar Castro-Jauregui), F — Psilocybe bohemica (image credit: Jan Borovička), G — Psilocybe yungensis (image credit: Virginia Ramírez-Cruz), H — Psilocybe mexicana (image credit: Oscar Castro-Jauregui).
Alexander J. Bradshaw et al. / PNAS, 2024
Американские, британские и мексиканские исследователи провели метагеномный анализ 74 видов псилоцибиновых грибов и построили их детальное филогенетическое дерево. Согласно этим данным, грибы впервые начали синтезировать псилоцибин около 67 миллионов лет назад — в то же время, когда произошло мел-палеогеновое вымирание, в ходе которого исчезли все нептичьи динозавры. Отчет о работе опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Психоактивные грибы рода Psilocybe занимали важное место в культуре Мезоамерики в течение многих веков. В западной цивилизации их эффекты стали широко известны в основном после публикации Роберта Гордона Уоссона в 1957 году и последующих его работ. Из-за появившегося вскоре законодательного запрета исследования псилоцибиновых грибов фактически остановились почти на полвека. Сейчас интерес к ним снова возрос из-за новых данных о высокой эффективности псилоцибина при разнообразных психических расстройствах. При этом видовое разнообразие и эволюционная история этих грибов до сих пор оставались практически неизученными, и за исключением единичных наиболее распространенных видов их редко собирают в коллекции.
Чтобы заполнить этот пробел, исследователи из Великобритании, Мексики и США под руководством Брина Дентингера (Bryn Dentinger) из Университета Юты провели поиск по музейным фунгариям и собрали образцы 74 псилоцибиновых грибов, которые насчитывали от 3 до 74 лет с момента помещения в коллекцию. 71 из них были идентифицированы как представители рода Psilocybe, еще три относились к другим таксонам, но тоже содержали псилоцибин. 23 из них были типовыми экземплярами. Все их использовали для метагеномного секвенирования методом дробовика.
Типовой экземпляр Psilocybe subtropicalis из музейного фунгария
Eliza Peterson / National History Museum of Utah
Филогенетический анализ показал, что лишь 52 образца из 71 (включая 20 типовых) в действительности принадлежат к роду Psilocybe. 14 (включая три типовых) были отнесены к роду Deconica, три — к монофилетической группе с неясным расположением в семействе Strophariaceae, один — к Kuehneromyces и еще один (Psilocybe_washingtonensis_WTU-F-055019) не удалось точно соотнести ни с одним из известных родов. На основании полученных метагеномов исследователи построили филогенетическое дерево и реконструировали эволюцию Psilocybe. Оценка показала, что этот род с характерным для него биосинтетическим генным кластером (включает гены четырех ключевых ферментов биосинтеза псилоцибина: триптофандекарбоксилазы PsiD, киназы PsiK, метилтрансферазы PsiM и монооксигеназы PsiH) появился 67,61 миллиона лет назад и разветвился на две крупные клады, как было предсказано ранее, 56,43 миллиона лет назад.
Филогенетическое дерево рода Psilocybe и эволюция генного кластера биосинтеза псилоцибина
Alexander J. Bradshaw et al. / PNAS, 2024
После этого в работу добавили все общедоступные данные секвенирования псилоцибиновых грибов, представляющие 40 видов, или около 24 процентов от примерно 165 видов Psilocybe, принятых в настоящее время. Комбинированные датасеты позволили определить 67 уникальных таксонов, из которых 17 были представлены только в этих открытых базах данных. Также авторам работы удалось выявить четыре образца, видовая принадлежность которых была определена некорректно, и классифицировать их правильно.
Детальный анализ биосинтетических генных кластеров показал, что в одной из крупных клад Psilocybe, представленной 17 образцами, гены ферментов образуют каноническую последовательность PsiD > PsiM > PsiH > PsiK, известную по Psilocybe cubensis and Psilocybe serbica. В другой, представленной 35 образцами, обнаружили последовательность PsiD > PsiK > PsiH > PsiM. Изучение гомологов этих генов в других таксонах указало на то, что они были получены в результате нескольких (предположительно четырех или пяти) событий горизонтального переноса уже после разделения этих клад — в период приблизительно от 40 (Panaeolus) до 9 (Gymnopilus) миллионов лет назад. Кроме того, исследователи показали, что одинаковые генные кластеры у разных видов и родов тесно связаны с их экологическими нишами (ростом на фекалиях животных, гниющей древесине, почве с древесными остатками или без них).
Экологические ниши псилоцибиновых грибов и горизонтальный перенос генов биосинтеза псилоцибина
Alexander J. Bradshaw et al. / PNAS, 2024
Учитывая то, что появление у грибов механизмов синтеза псилоцибина практически совпало по времени с мел-палеогеновым вымиранием, авторы работы выдвинули гипотезу, что это вещество могло служить защитой от поедающих грибы сухопутных брюхоногих, которые широко распространились в этот период. Для проверки этого предположения авторы намерены провести серию непосредственных экспериментов с современными слизнями.
О том, как в биологии формировалось понятие вида, и какую роль в этом сыграли математика, эволюционная теория и анализ ДНК, можно почитать в материале «В начале была классификация».
https://nplus1.ru/news/2024/01/13/psychedelic-mass-extinction
