Рассказ предка. Паломничество к истокам жизни
Шрифт:
Rhinosporidium seeben открыт в 1890 году. Уже давно было известно, что он вызывает риноспоридиоз – неприятное заболевание носовой полости человека (и вообще млекопитающих), однако его связи оставались загадкой. В разное время его относили то к простейшим, то к грибам, однако сейчас на основе молекулярных данных доказано, что он является пятым DRIP. Риноспоридиоз – преимущественно тропическая болезнь, и, как давно подозревали врачи, люди заражаются им, купаясь в пресноводных реках и озерах. Поскольку другие известные мезомицетозои – это паразиты пресноводной рыбы, пресноводных рачков и амфибий, вероятно, первичным хозяином R. seeben являются пресноводные животные. Тот факт, что он относится к мезомицетозоям, может оказаться полезен для врачей. Теперь ясно, почему не получается
Dermocystidium приводит к появлению похожих на кисту образований на коже или жабрах карпа, лососевых, угрей, лягушек и тритонов. Ihthyophonus вызывает системные инфекции более чем у 80 видов рыб и приносит немалый вред рыбному хозяйству. Psorospermium (который, кстати, был описан Эрнстом Геккелем) заражает пресноводных раков и тоже вредит экономике. Sphaerothecum, как я говорил, заражает лососевых рыб.
Мезомицетозои не представляли бы для нас интереса, если бы не почтенная родословная: на филогенетическом древе животных они ответвляются раньше всех. Мы не знаем, как выглядел сопредок № 33 – можно только заметить, что на наш взгляд, избалованный многообразием многоклеточных, одноклеточные организмы выглядят примерно одинаково. Одно можно сказать точно: сопредок №2 зз не паразитировал ни на рыбе, ни на амфибиях, ни на ракообразных, ни на человеке: они появились много позднее его.
Самый распространенный эпитет, который применяют к мезомицетозоям – загадочные. Если бы мезомицетозои решили рассказать нам историю, она, я подозреваю, была бы о том, насколько случайно выживание наших одноклеточных родственников. Не менее случаен и выбор одноклеточных организмов для изучения молекулярными генетиками. Ученые занялись мезомицетозоями просто потому, что некоторые из них – паразиты рыб, оказывающие большое влияние на экономику, а другие, как мы теперь знаем, забивают нос. Возможно, существует множество одноклеточных, которые занимают не менее важное положение на филогенетическом древе, но которыми никто не хочет заниматься, потому что они паразитируют, скажем, на комодских варанах, а не лососе или людях.
Грибам забвение не грозит: их нельзя не заметить.
Рандеву № 34
Грибы
К нам, животным, присоединяется второе из трех великих царств многоклеточных – грибы (Fungi). Третье царство – растения. Удивительно, но грибы, так похожие на растения, на самом деле ближе к животным: в этом не оставляют сомнений молекулярные данные. Впрочем, пожалуй, это не странно. Растения передают в биосферу энергию Солнца. А животные и грибы по-своему паразитируют на растениях.
Грибы – очень крупная группа, включающая 69 тыс. (описанных) видов. Общее же число видов оценивается в полтора миллиона. Знакомые нам съедобные и ядовитые грибы создают неверное представление об этом царстве, потому что эти похожие на растения образования – лишь производящие споры верхушки айсбергов. Большая часть грибного организма находится под землей: это разветвленная сеть нитей, называемых гифами. Сеть гиф, принадлежащих одному грибу, называется мицелием. Общая длина мицелия одного гриба может измеряться километрами и распространяться на огромные площади.
Грибы. Молекулярная систематика указывает на то, что грибы ближе к животным, чем к растениям. Две самые крупные группы, аскомицеты (Ascomycota; ок. 40 тыс. описанных видов) и базидиомицеты (Basidiomy-cota; ок. 22 тыс. видов) обычно считаются близкородственными, причем последние исследования выделяют 160 видов арбускулярных микоризных грибов в качестве сестринской по отношению к ним группы. Порядок ветвления остальных (ок. 3 тыс.) видов грибов не установлен. Менее всего ясно число ветвей, которые ранее объединяли в группу зигомицеты (Zygomycota), и положение микроспоридий (Microsporidia).
На рис. (слева направо): сморчок обыкновенный (Morchella esculenta), веселка обыкновенная (Phallus impudicus), арбускулярный микоризный гриб (Glomus) с корня колокольчика (Hyacinthoides nonscripta), мукор (Mucor), Rhizoclostamium, Enterocytozoon bieneusi.
Шляпка гриба – это примерно то же, что цветок, растущий на дереве. Однако это “дерево” растет не вертикально, а горизонтально, образуя сеть в поверхностных слоях почвы. “Ведьмины кольца” – хороший пример. Окружность кольца представляет собой линию роста мицелия, который разрастается наружу от центральной точки – вероятно, первой проросшей споры. Внешний край кольца представляет собой край расширяющегося мицелия, который оставляет после себя большое количество расщепленных веществ – продуктов переваривания. Эти вещества служат источником питания для трав, которые бурно разрастаются вокруг кольца. Если у гриба есть плодовые тела (как у шампиньонов или десятков других родственных им грибов), они тоже образуют кольца, вырастая по краю мицелия.
Гифы могут делиться на клетки поперечными перегородками. Но часто этого не случается, и ядра с ДНК оказываются раскиданными по гифе, образуя синцитий – многоядерную ткань, не разделенную на клетки (мы упоминали о нем, когда обсуждали раннее развитие дрозофилы и теорию происхождения многоклеточных Хаджи). Нитчатый мицелий есть не у всех грибов. Некоторые из них, например дрожжи, представляют собой одиночные клетки, которые делятся и растут в виде диффузной массы. Гифы (или клетки дрожжей) переваривают то, в чем они растут: палую листву или иной разлагающийся материал (в случае почвенных грибов), створоженное молоко (плесневые грибки), виноград (винные дрожжи), пальцы ног виноградаря (если он страдает от грибкового заболевания).
Эффективность переваривания достигается за счет большой площади поглощающей поверхности, которая контактирует с питательными веществами. У нас эффективность переваривания растет благодаря тому, что мы пережевываем пищу и пропускаем ее через длинный кишечник, чья и так немалая площадь увеличивается крошечными ворсинками, выстилающими стенки. Каждая ворсинка, в свою очередь, имеет микроворсинки. Таким образом, всасывающая поверхность кишечника взрослого человека составляет миллионы квадратных сантиметров. У грибов – таких как гриб с говорящим названием Phallus (см. вкладку) или обыкновенный шампиньон (Agaricus campestris) – площадь мицелия не меньше. Гифы разрастаются в почве, выделяя наружу пищеварительные ферменты и переваривая питательные вещества. Гриб не переваривает пищу внутри тела. Вместо этого он запускает в пищу свои “кишки” в виде нитчатого мицелия и переваривает его на месте. Время от времени гифы организуются и формируют структуру знакомой нам формы: плодовое тело. Эта структура производит споры, которые разносятся ветром и распространяют гены, создающие новые мицелии и, в итоге, новые плодовые тела.
Как и следовало ожидать, наша группа из 100 тыс. пилигримов воссоединилась еще “до” того, как мы встретились с ними на рандеву № 34. Названия основных групп грибов заканчиваются на “-мицеты”, по-гречески – “гриб”. Иногда “-мицеты” заменяются на “-микота”.
Две самые важные и крупные группы грибов – аскомицеты (Ascomycota) и базидиомицеты (Basidiomycota). К аскомицетам относится, например, плесневый грибок (Pemcillium). Именно из него получили антибиотик, который случайно обнаружил Флеминг и от которого все отмахивались, пока Флори, Чейн и их коллеги не открыли его заново тринадцать лет спустя. Кстати, название “антибиотик” – не самое удачное. Эти вещества обладают строго антибактериальной активностью, и если бы их назвали не антибиотиками, а антибактериками, пациенты наконец перестали бы просить назначать им эти вещества для лечения вирусных инфекций (это бесполезно, иногда даже вредно). Другой знаменитый аскомицет, получивший Нобелевскую премию, – плесневый грибок нейроспора (Neurospora crassa). Именно на его примере Бидл и Тейтем доказали теорию “один ген – один фермент”. Кроме того, к аскомицетам относятся полезные дрожжи (мы обязаны им хлебом, вином и пивом) и Candida, виновник многих заболеваний, например вагинита (молочницы). Съедобные сморчки и трюфели – тоже аскомицеты. Трюфели по традиции ищут с помощью самок свиней: запах грибов те принимают за альфа-андростенол – феромон, выделяемый самцами. Не очень понятно, зачем трюфели так явно себя выдают этим запахом. Но, возможно, это имеет какое-то отношение к гастрономическому пристрастию к эти грибам.