Atklājumi.lv

Atklāta jauna, sēnēm radniecīga organismu forma

Agrāk sēnes tika uzskatītas kā 1 no 3 daudzšūnu eikariotu valstīm kopā ar dzīvniekiem un augiem. Laikā gaitā eikariotu sistemātika kļuva daudz sarežģītāka ar iespēju salīdzināt ne tikai morfoloģiskās un bioķīmiskās pazīmes, bet arī DNS nukleotīdu secību, pēc kā var restaurēt evolūcijas gaitu un radnieciskās saites starp dzīvo organismu grupām. Izrādījās, ka sēnes kopā ar tādiem dzīvniekiem kā apkakles viciņnesējiem un vairākiem citiem sīkiem vienšūnas organismiem veido īpašu eikariotu zaru - opistokontus, t.i. tādus, kuru viciņas atrodas kustības virzienam pretējā ķermeņa galā.

Sēņu tuvākie radinieki ir amēbas-nuklearīdi. Iespējams, sēņu un citu opistokontu kopējie senči bija spējīgi baroties fagotrofi – šūnas uzsūca barības daļiņas fagocitozes veidā. Sēnēm šī īpašība izzuda, bet izveidojās šūnu sieniņas, kuru sastāvā ir hitīns un celuloze, un attīstījās osmotrofais barošanas tips – gremošanas fermenti izdalās apkārtējā vidē un sagremotas organiskas vielas tiek iesūktas šūnās. Tas varēja notikt pirms 1 miljarda gadu. Kopš tā laika sēnēm ir ļoti svarīga loma vielu apritē, jo tās spēj pārstrādāt celulozi.

Augšņu un ūdens mikroskopisko sēņu daudzveidības izpētei parasti lieto mākslīgas barotnes. Prokariotu izpēte parādīja, ka šajā gadījumā lielu daļu organismu pētnieki var nepamanīt, jo ne visi mikroorganismi aug piedāvātās barotnēs. Drošāk ir ņemt paraugus no DNS molekulām un veikt nukleotīdu secības izpēti. Šādā veidā tika konstatēts ļoti liels skaits agrāk nezināmu baktēriju.

Britu un spāņu zinātnieki šo metodiku izmantoja mikroskopisko sēņu daudzveidības izpētei augsnē, saldūdenī un sālsūdenī, kā arī ūdenstilpņu gultnes nosēdumos. Gēnu bankā jau ir uzkrāts ļoti liels nukleotīdu secību paraugu daudzums. Galvenokārt, tie ir ribosomu RNS gēni, jo pēc tiem viegli var definēt un klasificēt sīkos organismus.

Autori no Gēnu bankas izvēlējās ribosomu RNS gēnu secības, kas bija līdzīgas sēņu gēnu secībām, un pamatojoties uz tām izveidoja evolūcijas koku, kurā parādījās interesants zars, kas bija līdzīgs sēnēm, bet tomēr ir cita organismu grupa, kuru nosauca par kriptomicētiem.

No zināmajiem organismiem pie šīs grupas, kā izrādījās, pieder rozella, „normālo" sēņu hifu parazīts. Agrāk rozellu klasificēja kā primitīvo sēni, līdzīgu hitridiomicētām (zemāko sēņu grupa). Tagad kļuva skaidrs, ka tā ir pirmā zināma suga no lielas, agrāk nezināmas eikariotu grupas.

Par kriptomicētu daudzveidību var spriest pēc ģenealoģijas koka sazarojuma, kas ir salīdzināms ar sēņu daudzveidību. Koka struktūra ļauj uzskatīt kriptomicētus kā sēņu valsts daļu, bet tad jāpieņem, ka šajā valstī ir 2 lielas daļas, kuros var uzskatīt par apakšvalstīm: 1) kriptomicēti, ieskaitot rozellu, un 2) visas pārējas sēnes.

Autori konstatēja nukleotīdu secības, pēc kurām nekļūdīgi var noteikt kriptomicētus, kā arī paši, izmantojot šos kritērijus, izdalīja DNS no vairākiem augsnes, saldūdens, sālsūdens, kā arī gultnes nosēdumu paraugiem. Kriptomicēti ir gandrīz visur, ieskaitot vidi ar anaerobiem apstākļiem. To nav tikai jūras ūdenī, bet tur vispār ir ļoti maz sēņu. Tajā pašā laikā jūras dibena nosēdumos ir gan parastās sēnes, gan kriptomicēti.

Autori ieraudzīja šos organismus arī savām acīm mikroskopā, pielietojot metodi „Tyramide Signal Amplification combined with Fluorescence In Situ Hybridization" (TSA-FISH) (Zaidi et al., 2000). Pēc šīs metodes var ar fluorescējošām krāsām iezīmēt RNS molekulas ar vajadzīgām nukleotīdu secībām, šajā gadījumā – kriptomicētu ribosomu RNS.

Tika konstatēts, ka kriptomicēti ir ļoti mazas (3–5 mkm) apaļas vai ovālas šūnas. Dažām ir viciņa, dažām – nav. Iespējams, tas ir saistīts ar dzīves periodu (attīstības stadiju). Lielākai daļai sēņu (askomicēti, basidiomicēti, zigomicēti) viciņu stadijas nav, bet primitīvākiem hitridiomicētiem ir viciņu šūnas – zoosporas. Acīmredzot arī kriptomicētiem ir zoosporu stadija.

Kriptomicētu unikālā īpašība saistīta ar šūnas sieniņu, kuras sastāvā ir hitīns un celuloze, trūkumu. Rozella arī neprot izstrādāt šīs vielas, tā saņem tās gatavā veidā no sēnēm, kurās parazitē. Šūnu sieniņa ar hitīnu un celulozi ir viena no galvenām sēņu valsts piederīgo pazīmēm. Iespējams, kriptomicēti pārstāv pārejas formu starp kopējiem sēņu senčiem un pārējiem opistokontiem, kam nebija šūnu sieniņas, bet bija fagocitoze, un īstajām sēnēm, kam ir šūnu sieniņa, bet nav fagocitozes.

Turpmākie pētījumi parādīs, kā dzīvo kriptomicēti, ar ko barojās, kāda ir viņu loma un nozīme ekosistēmā. Autori jau tagad pamanīja, ka vairākas kriptomicētu šūnas piestiprinātas pie citiem, lielāka izmēra vienšūnas organismiem, visbiežāk – pie diatomejām. Ko tas nozīmē? Arī to noskaidros tālākos pētījumos. Un vēl viens secinājums – izaudzēt kriptomicētu kultūras mēģenē pagaidām nav izdevies.

Augšējā attēlā: Rozella allomycis (tumšās, apaļās šūnas) parazitē sēnes Allomycis hifos.

Avots:

Meredith D. M. Jones, Irene Forn, Catarina Gadelha, Martin J. Egan, David Bass, Ramon Massana, Thomas A. Richards. Discovery of novel intermediate forms redefines the fungal tree of life // Nature. 2011. V. 474. P. 200–203.

Aleksandrs Markovs

Aili Marnicas tulkojums un piezīmes

Raksts pārpublicēts no elementy.ru