Петната лишеи, които вероятно сте виждали да растат по стволовете на дърветата и скалите, може лесно да останат незабелязани, но всъщност те са едни от най-странните живи същества в света. Макар че понякога ги бъркат с мъх, лишеите са миниатюрни екосистеми, съставени от гъбички и водорасли или бактерии, които могат да произвеждат енергия от слънчевата светлина, живеещи заедно в едно тяло.
Изглежда, че те не следват същите биологични правила като много други техни събратя и учените все още откриват нови неща за тях. Пример: в ново проучване, публикувано в списание BMC Genomics, изследователите са били впечатлени от факта, че един вид лишеи, наречен Лепрария (Lepraria), за който дълго време се предполагаше, че е безполов, все пак има гени, които управляват половото размножаване. Тези лишеи, противно на мнението на учените от десетилетия, може би имат таен сексуален живот, който никой не е успял да наблюдава.
"Лепрарията изглежда основно като зеленикав, сивкав, кафеникав прах. Вероятно нещо, за което обикновено бихте си помислили, че е лишей, растящ върху пейка или скала - леко мъхесто, но не е мъх", коментира Мередит Доелман (Meredith Doellman), постдокторант в Центъра по биоинформатика "Грейнджър" към музея Фийлд и водещ автор на статията.
"Учените са прекарали повече от 200 години в разглеждане на тези организми и се кълнат, че нито един от лишеите, които съставляват рода Lepraria, никога не е създавал структури за полово размножаване. Така че те приемат, че тези лишеи са безполови."
По-голямата част от тялото на лишеите се състои от гъбички и лишеи, за да се размножават, разчитат на своите гъбични части. Гъбите могат да се размножават безполово чрез фрагментиране или откъсване на пъпки от майчиното тяло, но са способни и на полово размножаване. Сексът при гъбите е сложен. Накратко той се състои в това, че когато подземната нишковидна мрежа на двама съвместими бъдещи родители на гъби се слеят и споделят генетичен материал помежду си, те се обединяват, за да изградят надземна структура, наречена плодно тяло - така известните "гъби".
Илюстрация на исландски лишей (Cetraria islandica). Кредит: Köhler’s Medizinal-Pflanzen von 1887/ Wikimedia Commons
Задачата на плодника е да разпръсква спори, които са еквивалент на семената при гъбите. Тези спори се разпръскват от вятъра, водата и животните, като накрая попадат някъде, където могат да се превърнат в гъбни мрежи и да започнат процеса отначало.
Половото размножаване при лишеите следва подобен модел.
"Обикновено полово размножаващ се лишей се чифтосва с друг индивид и произвежда плодни тела, наречени аскомати. Тези аскомати освобождават спори във въздуха и те се отлагат и се превръщат в нови лишеи", разказва Доелман.
Снимка отблизо на лишеите Lepraria. Кредит: Felix Grewe, Field Museum
За два века изследване на лишеите Lepraria учените никога не са откривали аскомати. И макар в света да има много безполови лишеи, Lepraria отдавна се смята за специален като цял род лишеи без полово размножаване - в повечето случаи има безполов вид лишеи и полово размножаващ се сестрински вид. Lepraria, като род, съставен изцяло от безполови видове, се оказва уникален.
Това предположение довежда Доулман и колегите ѝ от изследователския проект на музея Фийлд.
"Смятахме, че имаме ситуация, в която можем да направим интересна сравнителна геномика и да покажем, че Lepraria, за разлика от най-близкия си братовчед Stereocaulon, е загубила способността да има типичен гъбен пол", разказва Doellman. Учените от лабораторията Прицкер на музея Фийлд взимат ДНК проби от Lepraria и Stereocaulon, събрани по целия свят - от Ботаническата градина в Чикаго до Антарктида.
"Сглобихме геномите им, анотирахме гените и потърсихме гени, за които обикновено се знае, че участват в клетъчния процес на мейоза, който се случва само по време на половото размножаване. Търсихме гени, участващи във формирането на плодните тела", обяснява Доелман. "Очаквахме да видим, че при Lepraria тези гени ще са дегенерирали, вече няма да функционират или ще липсват напълно. Но вместо това открихме целия им набор и всички те се оказаха непокътнати, функционални и почти точно като сестрите си в Stereocaulon."
Доказателствата за полово размножаване при Lepraria опровергават дългогодишните научни наблюдения.
"Бях много, много изненадан", разказва Феликс Грю (Felix Grewe), директор на Центъра по биоинформатика "Грейнджър" към музея "Фийлд" и водещ автор на статията. "Никой лихенолог (специалист в областта на лихенологията - наука за лишеите) на света не би предположил, че тези лишеи имат полови отношения, и все пак те имат гени за това."
Въпреки че изследователите са установили, че Lepraria има гени, свързани с половото размножаване, те все още не са открили плодни тела. "Ако се появят, те са много редки. Те са намерили добър начин да се скрият от нас", разсъждава Грю.
Главният автор Феликс Грю събира лишеи в Антарктида. Кредит: Felix Grewe, Field Museum
Друго потенциално обяснение е, че Lepraria наистина се размножават само безполово, но са запазили половите гени, защото тези гени са полезни за нещо друго.
"Възможно е да правят нещо като полово размножаване, но не е така. Някакъв вид парасексуално размножаване, при което те все пак рекомбинират генетична информация, но по различен начин", посочва Доелман. "За бъдещи изследвания бихме могли да потърсим дали се случват различни видове чифтосване и бихме могли да разгледаме генетиката на Lepraria на популационно ниво, за да видим дали тя съответства на безполовото размножаване."
Мистерията на сексуалния живот на Lepraria може да помогне да се осветли по-широката картина на идентичността на лишеите като партньорство между гъби и водорасли или бактерии, които могат да извършват фотосинтеза. За да може една гъбична спора да се превърне в нова гъба, тя трябва да попадне в благоприятна среда.
За да може спората на лишея да се превърне в нов лишей, тя трябва да попадне в благоприятна среда и да улови фотосинтезиращи водорасли или бактерии, от които се нуждае за изхранване. (При повечето, ако не и при всички лишеи, гъбичният партньор е еволюирал така, че вече не може да оцелява самостоятелно без фотосинтезиращ партньор, който да го храни.)
Следователно половото размножаване е риск за лишеите. То може да има голяма възвръщаемост по отношение на генетичното разнообразие и еволюционния потенциал, поради което почти всички известни лишеи го правят. Но ако спорите на лишеите не попаднат в среда, в която лесно могат да си намерят фотосинтезиращ партньор, тогава те ще имат проблеми.
"Виждам предимство за един лишей да се размножава безполово, като се отдели от родителя. Може да не може да се разпространи толкова далеч, но може да вземе със себе си фотосинтезиращ партньор", обяснява Грю. "Но има и други предимства на половото размножаване. Има много проучвания, които показват, че клетъчните процеси, свързани с половото размножаване, допринасят за дългосрочната стабилност на генома, като например възстановяването на прекъсванията в генетичния код."
Макар че все още не е ясно как Lepraria използва неочаквано половите си гени, това изследване е "още едно парче от пъзела за разбиране на начина, по който лишеите работят", смята Грю. Тези скромни, подобни на прах организми могат да помогнат на учените да разберат по-добре гените, пола и самата еволюция.
Справка: Meredith M. Doellman et al, Rethinking asexuality: the enigmatic case of functional sexual genes in Lepraria (Stereocaulaceae), BMC Genomics (2024). DOI: 10.1186/s12864-024-10898-8
Източник: The mystery of the secretly sexual lichens, Field Museum
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари