31 января 2021
Шеф-редактор Артур Киреев
Олений лишайник оказался сложным организмом: он состоит из грибов и водорослей, объединившихся в единый организм. Ученые обнаружили, что оленьи лишайники обладают неожиданным уровнем генетического разнообразия, что указывает на то, что эти организмы очень часто смешивают гены друг с другом. Об этом пишет Американский журнал ботаники.
В северной Канаде и российской тундре лесная подстилка устлана оленьими лишайниками. Несмотря на то, что они выглядят как мох, но оказалось, что это не просто два разных вида — грибы и водоросли, так они еще и занимаются друг с другом половым размножением.
«Мы были удивлены, потому что этот вид оленьих лишайников всегда считался размножающимся бесполым путем», — рассказывает Марта Алонсо-Гарсия, ведущий автор статьи и научный сотрудник Квебекского университета в Лавале.
Оленьи лишайники развиваются в обоих направлениях: они могут воспроизводиться половым путем через споры или могут клонироваться бесполым путем. Когда грибы размножаются половым путем, они направляют структуры, похожие на корни, в сторону соседнего гриба и обмениваются генетической информацией при прикосновении. Затем они выпускают споры, отдельные клетки, содержащие генетический материал, которые перемещаются по ветру и рассеиваются. Когда они приземляются, они начинают расти и производить новый грибок, который генетически отличается от своих родителей. С другой стороны, при бесполом клональном размножении часть всего лишайника (гриба и водоросли), называемая слоевищем, отщипывается и вырастает в целый организм, который генетически идентичен своему родительскому.
Два репродуктивных метода имеют разные преимущества.
«Половое размножение обходится очень дорого. Вы должны найти своего партнера, это сложнее, чем размножение бесполым путем. Но многие организмы делают это, потому что половое размножение позволяет им отсеять негативные мутации в долгосрочной перспективе».
Феликс Греве, содиректор Центра биоинформатики Грейнджера Полевого музея
Исследователи изучали лишайники северного оленя (Cladonia stellaris), чтобы узнать об их генетической структуре: «Мы использовали последовательности ДНК, чтобы выявить генетические отношения между популяциями этого лишайника», — продолжает говорит Алонсо-Гарсия. — «Мы проверили, отличаются ли образцы из северного Квебека (Гудзонов залив) генетически от тех, что обитают на юге (в двух часах езды от Квебека)».
Кроме того, лишайники могут многое рассказать о том, как лесные пожары влияют на экосистемы.
«Лесные пожары — самые серьезные с точки зрения ущерба происшествия в северных лесах, и они играют важную роль в распределении и составе растительных сообществ, — говорит Алонсо-Гарсия. —В восточной части Северной Америки после пожара обычно выделяют четыре последовательных стадии вегетации. На первом этапе на выжженной поверхности заселяются корковые лишайники и мхи. Впоследствии почва покрывается чашевидными и роговыми лишайниками. А затем через 20 лет появляются кустистые лишайники, заменяющие предыдущую растительность».
Чтобы изучить ДНК лишайников, исследователи измельчили образцы лишайников и извлекли их ДНК. Но дополнительная проблема в работе с лишайниками состоит в том, что состоят из грибов и водорослей, живущих вместе. «Это означает, что вся ДНК смешана вместе, мы получаем один пул, который содержит ДНК грибов и ДНК водорослей», — говорит Греве.
Основная часть лишайника состоит из гриба, поэтому исследователи хотели сосредоточиться на ДНК этого грибкового компонента. Сравнивая пул ДНК с существующими геномами, исследователи смогли выделить ДНК, принадлежащую грибу, и затем сравнить ДНК грибов из лишайников из разных районов Квебека. Оказалось, что у лишайников было намного больше генетических вариаций, чем ожидали исследователи.
«Общее предположение заключалось в том, что эти оленьи лишайники в основном размножаются бесполым путем, потому что было мало доказательств того, что они производят споры. Теперь генетические данные показывают все это разнообразие, и это приводит к предположению, что это может быть некоторая форма пола», — говорит Греве.
«Фактически мы обнаружили множество репродуктивных структур у видов, и эти структуры образуются после полового размножения», — заключает Алонсо-Гарсия.
При этом после лесного пожара новые возникающие лишайники генетически похожи на те, что были раньше.
