Scinexx revista de cunoștințe
Ciupercile sunt peste tot și pot supraviețui aproape orice. Fie ca mucegai filamentos, spori mici sau ciuperci de pălărie „clasice” - cu greu există un loc în care nu există. Dar de ce? Care este secretul artei lor de supraviețuire și răspândire largă?
Unele ciuperci pot tolera doze letale de radiații și chiar pot beneficia de ele. Alții se descurcă deosebit de bine după incendii. Alții încă trăiesc până la 1.500 de ani și au dimensiunea a peste o mie și jumătate de terenuri de fotbal. Dar toate sunt doar o mică parte din minunata lume a ciupercilor. Cu unii dintre ei, cercetătorii au descoperit acum ce se află în spatele abilităților lor fascinante, în timp ce alții sunt încă un mister pentru știință ...
Nadja Podbregar
Statut: 19 octombrie 2007
În nutriție, diversitatea este cheia
Ciupercile au un avantaj decisiv față de plante: nu au nevoie de lumină. În schimb, își obțin energia și nutrienții din material organic. Se hrănesc cu ceea ce au pregătit deja alte organisme - fie ele plante sau animale -. Și nu numai asta, sunt și „omnivori”.
Totul, principalul lucru este organic
Cu greu există o dietă pe care ciupercile să nu o folosească: colonizează părți vii și moarte ale plantelor, trăiesc ca licheni în strânsă asociere cu alge sau beneficiază de produsele metabolice ale diferitelor animale ca paraziți. De asemenea, nu se opresc la oameni, așa cum arată piciorul supărător al atletului sau formele periculoase de pneumonie cauzate de ciuperci.
La Muzeul Botanic din Canberra, Australia, ciupercile încolțesc chiar și într-o sală de expoziții înghețată a plantelor sub-antarctice, care nu numai că era destul de rece, dar, de asemenea, nu avea o mulțime de alimente nutritive de oferit. Dar ciupercile au găsit tot ce căutau, deoarece cresc oriunde există ceva organic de descompus - indiferent unde, cum și sub ce formă. Mucegaiul prea obișnuit de pe peretele băii sau de pe felia de pâine mărturisește capacitatea lor enormă de adaptare și arta supraviețuirii.
O catastrofă primordială cu consecințe bogate în ciuperci
Oamenii de știință cred că ciupercile ar fi putut domina pământul chiar și pentru o scurtă perioadă de timp după catastrofa preistorică care a făcut dinozaurii dispariția. Impactul masiv al meteoritului de la sfârșitul erei cretacice, acum 65 de milioane de ani, a lăsat peisaje arse și distruse în întreaga lume și a distrus o mare parte din toate speciile de plante și animale terestre. Praful și gazele de la impact au învăluit întregul pământ în întuneric timp de câteva luni.
Dar nimic din toate acestea nu a deranjat deloc un grup de organisme, dimpotrivă. Pentru că pentru ciuperci, rămășițele de lemn de la copacii morți, carcasele animalelor moarte și moaștele ofilite ale plantelor moarte erau aproape o țară de lapte și miere. Lipsiți de prădătorii și competiția lor, s-ar putea răspândi netulburați și în masă. Depozitele din acea perioadă încă mărturisesc astăzi: Vivi Vajda, specialist în polen și spori primari de la Universitatea suedeză din Lund, a examinat astfel de depozite în Noua Zeelandă.
Rezultatul: cei opt centimetri sub limita K/T care au marcat impactul meteoritului erau încă plini de diverse relicve de plante din perioada Cretacicului târziu. Dar apoi a urmat tăietura: brusc, tot polenul a dispărut. Ce a mai rămas a fost un strat gros de patru milimetri în care se găseau doar spori fungici și relicve rupte de fire fungice.
„De ceva timp după impact, ciupercile au condus pământul”, a conchis Vajdas. Cu toate acestea, această regulă nu ar trebui să dureze foarte mult: după câteva luni, ceața din atmosferă și lumina s-au ridicat, iar odată cu aceasta plantele au revenit. Dar cel puțin un lucru arată foarte clar acest episod din istoria pământului: ciupercile sunt supraviețuitori reali - chiar și astăzi.
Radioactivitatea ca sursă de energie
După dezastrul nuclear din reactorul de la Cernobîl din Belarus, oamenii de știință au trimis un robot în ruinele extrem de contaminate ale blocului de reactoare distrus. El ar trebui să colecteze probe de material pentru o analiză ulterioară. Dar ceea ce a adus cu el a fost orice altceva decât mort, cel puțin în părți: o ciupercă neagră, care conține melanină, a crescut și a înflorit acolo aparent, în ciuda dozelor absolut mortale de radiații.
Test de anduranță în laboratorul de radiații
Curios, Arturo Casadevall, profesor de microbiologie și imunologie la Colegiul de Medicină Albert Einstein din New York City, i-a luat pe acești supraviețuitori ciudați. „Mi s-a părut foarte interesant și am discutat cu colegii dacă aceste ciuperci ar putea folosi chiar ele însele radiația ca sursă de energie”, explică Casadevall.
Pentru a testa această ipoteză, el și colegii săi au efectuat o serie de teste pe trei ciuperci asemănătoare drojdiei genetic diferite. Toate conțineau melanina cu pigment întunecat. Printre altele, ei au expus ciupercile la radiații de 500 de ori mai mari decât radiațiile naturale de fond. Două dintre specii, Wangiella dermatitidis și Cryptococcus neoformans, nu numai că au supraviețuit radiației letale, ba chiar au crescut semnificativ mai repede decât fără radioactivitate. Dar cum?
Melanina ca factor cheie
Exact acest lucru a vrut cercetătorii să afle într-o serie de analize fizico-chimice și au găsit de fapt ceea ce căutau. Au descoperit că melanina pigmentului întunecat absoarbe radiațiile mortale. În acest proces, pigmentul își schimbă structura electronică - și astfel poate declanșa o reacție în lanț care transformă energia radiației în energie chimică și astfel creează în final compuși cu energie ridicată.
„La fel cum pigmentul clorofilă transformă lumina soarelui în energie chimică și permite plantelor să crească și să trăiască, cercetarea noastră sugerează că melanina folosește o altă secțiune a spectrului electromagnetic, radiațiile ionizante, pentru a promova creșterea fungică”, explică Ekaterina Dadachova, specialist în medicină nucleară și colaborator la studiu. Această descoperire este, de asemenea, interesantă, deoarece pigmentul se găsește în multe, dacă nu chiar în majoritatea tipurilor de ciuperci. Cu toate acestea, rolul biologic al colorantului a fost întotdeauna un mister - până acum.
Secretul creșterii ciupercilor
În plus față de varietatea strategiilor lor nutritive, este mai ales gama largă de posibilități de răspândire care face ca ciupercile să aibă un succes atât de mare. Deoarece nu sunt mulțumiți de un tip de reproducere, dar pot comuta între diferite forme de reproducere sexuală și non-sexuală, după cum este necesar.
Când firele cresc în cercuri
Un tip de reproducere asexuată crește pur și simplu prin divizarea celulară. Aproape toate ciupercile sunt invizibile pentru noi, ascunse în subsol, formând în mod constant noi celule și fire fungice. Deoarece ceea ce credem că este obișnuit pentru ciupercă, pălăriile maronii sau colorate de boletus, agaric zburător sau ciupercă, sunt doar vârful aisbergului. Ele sunt doar corpurile fructifere ale ciupercii reale, mult mai mari, care este ascunsă în subsol.
Și aceasta constă dintr-o rețea circulară, în proliferare exterioară, cu milioane de fire de ramificație extrem de fine, doar fracțiuni de milimetru grosime, hife de ciuperci. În cazul mucegaiului, de exemplu pe o felie de pâine, acest tip circular de împrăștiere este deosebit de ușor de văzut. Dar poate deveni vizibilă și în pădure sau pe pajiști: atunci când o ciupercă formează „inele de zână” sau „inele de vrăjitoare”.
Unde dansează zânele
În trecut, aceste inele de ciuperci pălărie erau considerate urme de zâne sau vrăjitoare care dansau în cerc. Deoarece nu a existat nicio indicație de unde altundeva ar trebui ca aceste ciuperci să obțină aranjamentul lor geometric special. Cu toate acestea, în realitate, nu sunt necesare influențe magice: deoarece inelele de zână sunt pur și simplu rezultatul formei tipice de creștere circulară a hifelor de ciuperci din subteran. Adesea, această activitate subterană este vizibilă și la suprafață. Apoi firele fungice în creștere consumă atât de mulți nutrienți din sol încât nu mai este suficient pentru iarbă și alte plante - se îngălbenesc și mor.
O autostradă pentru bacterii
Dar rețeaua fungică nu este doar distructivă, dimpotrivă: pentru unele bacterii din sol, formează chiar un fel de autostradă, un ajutor binevenit pentru a depăși obstacole precum aerul sau umiditatea insuficientă din sol. Microbiologul Lukas Y. Wick de la Universitatea din Leipzig a efectuat teste de laborator pentru a prinde bacteriile practic în timp ce foloseau această autostradă.
Ingredientele experimentului: o bacterie numită Pseudomonas putida, un obstacol artificial din sfere de sticlă, sol nepoluat cu și fără o rețea fungică și alimentul preferat al bacteriei, substanța chimică fenantren. „Am lăsat în mod deliberat bacteriile să meargă împotriva forței gravitaționale, astfel încât să nu puteți spune: ar putea exista puțină apă care curge în jos și care să târască bacteriile”, explică Wick. De fapt, bacteriile au ajuns doar în vârf, unde o rețea de ciuperci a străbătut solul. Cu toate acestea, în experimentele de control fără ciuperci, bacteriile s-au blocat.
Ciuperca uriașă din Crystal Falls
Exemplul celebrei ciuperci uriașe din apropierea orașului american Crystal Falls arată cât de reușită poate avea strategia de răspândire asexuată a ciupercilor. Aici, la granița dintre statele Michigan și Wisconsin, biologii s-au împiedicat accidental de o ciupercă de lemn care la început apărea în fiecare zi. Armillaria bulbosa, denumirea tehnică a acestei specii Hallimasch.
În mod normal, se hrănește cu material organic, iar „mâncarea preferată” este rădăcinile copacilor, buturugile și lemnul mort. În timp ce copacii sănătoși și nestresați pot face față atacului fungic asupra rădăcinilor lor, poate fi fatal pentru copacii slabi sau foarte tineri: nu primesc suficienți nutrienți și mor. Pentru mulți locuitori din zonă, ciuperca nu a fost nicidecum nedorită, deoarece corpurile fructifere maronii și lamelare ale „ciupercii de miere” sunt comestibile. Proprietarii de păduri, totuși, nu s-au putut bucura decât într-o măsură limitată, deoarece puieții tineri de pin au căzut în repetate rânduri victima ciupercii din pădurile lor.
Odată ce biologii au devenit conștienți de ciupercă, au prelevat diverse probe de hife de ciuperci dintr-o zonă largă pentru a utiliza analize genetice pentru a determina câte focare erau. Și evaluarea acestor date a arătat ceva uimitor: Toate eșantioanele dintr-o suprafață de 150 de metri pătrați au provenit în mod clar de la un singur individ! Doar o singură ciupercă se infiltrase și colonizase întreaga zonă cu hifele sale.
O Matusalem între ciuperci
Masa firelor de ciuperci din subteran a corespuns mai mult de o sută de tone și s-a apropiat de greutatea unei balene albastre complet crescute. În alte teste de laborator, biologii au investigat rata de creștere a Armillaria și au calculat că ciuperca uriașă din Crytstal Falls trebuie să aibă cel puțin 1.500 de ani.
De atunci, au fost descoperiți reprezentanți și mai mari ai unor astfel de ciuperci uriașe. Unul dintre ei, situat în Munții Albastri din estul Oregonului, acoperă nouă kilometri pătrați - o suprafață de 1.665 de terenuri de fotbal.
Cea mai mare plantă terestră din Devonian
Acum 420 până la 350 de milioane de ani lumea noastră arăta foarte diferit decât este astăzi: Pe atunci, în timpul Devonianului, primele plante superioare abia începeau să se răspândească pe uscat. „În principiu, erau doar tulpini. Nu aveau rădăcini. Nu aveau frunze. Nu aveau nimic din toate acestea ”, explică C. Kevin Boyce, profesor asistent de științe ale Pământului la Universitatea din Chicago. Millipedes, insecte fără aripi și viermi au fost primele animale de pe uscat; vertebratele nu au evoluat încă. „Lumea de atunci era un loc foarte ciudat”.
Primele plante vasculare, strămoșii tuturor ferigilor, coniferelor și plantelor cu flori de astăzi, erau de asemenea destul de sărace: cele mai mari dintre ele aveau înălțimea de abia un metru. Dar unul se remarca deja peste toate celelalte: Prototaxiții. Un trunchi înalt de peste șase metri în mijlocul vegetației scăzute. Dar ce a fost?
Conifere, alge sau ciuperci?
Exact acest lucru a fost dezbătut de mai bine de un secol. Prototaxitele au fost confundate mai întâi cu o coniferă, apoi cu lichen sau algă - în orice caz unul dintre cele mai ciudate organisme care au trăit vreodată. Oamenii de știință Boyce au efectuat acum, pentru prima dată, analize chimice asupra resturilor fosile de prototaxite, care arată că a fost de fapt o ciupercă.
Echipa a analizat izotopii de carbon din prototaxiți și din plante din aceeași epocă. S-a constatat că raportul carbon-12 la carbon-13 în „tulpina gigant necunoscută” diferea semnificativ de cel al plantelor - pentru cercetători o indicație clară că nu ar putea fi o plantă. În schimb, o gamă mai mare de variație a raporturilor izotopice este tipică atât pentru animale, cât și pentru ciuperci. Deci prototaxia trebuia să fie o ciupercă.
„Oricare ar fi argumentul, oamenii spun întotdeauna că este o nebunie”, a spus Boyce. „O ciupercă înaltă de șase metri nu are sens. Dar la fel de puțină algă înaltă de șase metri, și totuși există fosila. "
Statura uriașă datorită lipsei prădătorilor?
Rămâne încă întrebarea, de ce, dintre toate lucrurile, o ciupercă ar putea atinge proporții atât de uriașe în acel moment. „Mă întrebam dacă ar fi putut ajuta Prototaxiții să-și răspândească pintenii în mod deosebit pe scară largă”, a spus Carol Hotton, de asemenea, de la Muzeul Național de Istorie Naturală din Chicago. „Acest lucru i-a permis să colonizeze habitatele mlăștinoase care îi erau potrivite, care la acea vreme erau împrăștiate prin peisaj”.
Ecosistemele devoniene relativ simple nu conțineau nimic care ar fi împiedicat ciuperca să crească treptat pe o perioadă lungă de timp. Deoarece animalele terestre erbivore nu se dezvoltaseră încă. Dinozaurii au venit și mai târziu. Cu toate acestea, în lumea noastră modernă, Prototaxiții nu ar fi avut nicio șansă. Deoarece creșterea sa extrem de lentă, de asemenea, a împiedicat-o să-și poată reveni rapid după eșecuri sau daune.
Supraviețuirea și răspândirea prin spori fungici
Odată cu creșterea prin intermediul hifelor, posibilitățile de răspândire a ciupercilor nu sunt deloc epuizate. O altă strategie garantează supraviețuirea lor, mai ales în cazul condițiilor de mediu nefavorabile: multe tipuri de ciuperci pot produce forme speciale de persistență și răspândire, sporii. Acestea apar fie ca rezultat al reproducerii sexuale, fie, ca în majoritatea cazurilor, asexual fără „ajutorul” unui partener. Sporii fungici rezultați sunt înarmați împotriva a aproape orice. Rezistă fără probleme la deshidratare, căldură și frig și pot supraviețui în sol ani de zile.
Focul pregătește calea
Unele tipuri de ciuperci se trezesc cu adevărat numai după o catastrofă: așa-numitele ciuperci de foc sau fenicoizi. Unii dintre ei au nevoie de stimulul căldurii, astfel încât sporii lor latenți în sol să devină activi, alții beneficiază de faptul că focul sterilizează practic straturile superioare ale solului și astfel elimină o mare parte din concurenții lor bacterieni enervanți.
Acestea din urmă, de exemplu, folosesc ciuperci din genul Pyronema: după incendii de pădure din America de Nord și Australia, zonele proaspăt arse sunt de obicei acoperite din nou și din nou cu corpurile fructifere minuscule, de doar un milimetru, de culoare roz, strălucitoare ale acestor ciuperci. Potrivit ultimelor descoperiri, aceștia beneficiază chiar de două ori de pământul ars: pe de o parte, este aproape lipsit de bacterii, pe de altă parte, focul a mutat chimia solului în domeniul alcalin - și tocmai asta iubește foarte mult Pyronema.
Aruncătorii de pinteni
Multe ciuperci își folosesc și sporii pentru a se răspândi pe distanțe mai mari - mai departe decât ar fi posibil vreodată cu firele fungice. Pilobolus, o ciupercă care trăiește pe balegă de vacă, folosește un tip de centrifugă sub presiune pentru a-și răspândi sporii. Presiunea crescândă a lichidului din tulpina corpurilor sale fructifere delicate și transparente se îndepărtează de vârful ciupercii, acoperită cu spori negri, și o catapultează până la 2,5 metri cu o viteză de aproximativ 10,8 metri pe secundă.
Sphaerobolus stellatus cu glonț rapid, cunoscut și sub denumirea de „Cannonball Fungus” în limba engleză, atinge distanțe și mai mari: corpul fructifer galben-gălbui al acestei ciuperci care trăiește pe lemn este mic de doar doi milimetri, dar își aruncă pachetele de spori până la șase metri. În starea imatură, asemănătoare cu o bilă închisă, corpurile fructifere se deschid ulterior și întregul interior al mingii se umflă exploziv în sus. Peretele interior al mingii se rotește ca o mănușă și împușcă pachetul de spori în direcția luminii.
Sporii maronii-întunecați se lipesc chiar de suprafețele netede și, în cazuri extreme, acoperă pereții, ferestrele sau jaluzelele cu un strat de pete, greu de îndepărtat. Aici pot supraviețui mult timp fără a-și pierde puterea germinală. Cu toate acestea, dacă se confruntă cu un substrat promițător, bogat în nutrienți - lemnul unui cadru de fereastră insuficient protejat sau al unei podele de pădure - atunci sporii sunt în elementul lor. După scurt timp germinează, formează hife și ciclul vieții fungice începe din nou ...