Грибы вырабатывают псилоцибин из аминокислоты триптофана в процессе многоступенчатого биосинтеза, в котором задействован целый ряд ферментов. Соответственно, они кодируются несколькими генами, по-видимому, образующими в геноме грибов кластер.
Авторы нового исследования под руководством Джейсона Слота из Университета штата Огайо предположили, что грибы из разных семейств с помощью горизонтального переноса от других грибов, которые росли поблизости, получали кластеры генов, кодирующие ферменты для синтеза псилоцибина. В отличие от вертикального переноса, в ходе которого ДНК передается от предков потомкам, во время горизонтального переноса ее передают друг другу организмы, не являющиеся родственниками. Например, паразитические бактерии могут передавать свою ДНК хозяйскому организму, и со временем она встраивается в его геном.
Чтобы проверить свою гипотезу, ученые секвенировали геномы трех видов галлюциногенных грибов: Psilocybe cyanescens из семейства строфариевых, огневку (Gymnopilus dilepis) из семейства паутинниковых, и Panaeolus cyanescens из семейства больбитиевых. Для контроля авторы работы секвенировали геномы трех видов грибов, не вырабатывающих псилоцибин.
Чтобы подтвердить функции кластера, исследователи проверили экспрессию генов грибов в бактериальной системе. А наличие полученных ферментативным синтезом веществ проанализировали с помощью масс-спектрометрии. Как и предполагали авторы, у всех галлюциногенных грибов обнаружился искомый генный кластер, а у контрольных видов — нет. По мнению исследователей, одинаковый генный кластер у трех «дальних родственников» свидетельствует о том, что грибы обменивались генами с помощью горизонтального переноса.
Исследователи в своей работе предположили, что грибы стали вырабатывать псилоцибин для защиты от насекомых. Большинство галлюциногенных грибов растет либо в навозе, либо в гниющих или живых деревьях; там где много насекомых, которые могут либо конкурировать с грибами за пищу, либо использовать в пищу их самих. Предположительно, псилоцибин может менять поведение насекомых, в частности термитов, которые тоже питаются древесиной. Хотя доказательств своей гипотезы авторы не приводят, они иллюстрируют ее примером мушек-дрозофил, у которых аналогичное псилоцибину вещество-антагонист серотониновых рецепторов 5-НТ2А блокирует пищевое поведение.
