Самыми древними земледельцами являются грибы

Недавно ученые выяснили, кто является самыми древними земледельцами на нашей планете. Таковыми оказались… грибы, которые выращивают возле своих грибниц целые сады из почвенных бактерий. Все это нужно им для того, чтобы обеспечить себя запасными питательными веществами на время неблагоприятного периода — например, засухи или долгой зимы.

Фото:

На самом деле сельским хозяйством занимаются не только люди — некоторые насекомые, ракообразные и рыбы тоже могут заниматься "садоводством". Правда, в отличие от человека "фермеры" из мира животных в основном предпочитают культивировать не высшие растения, а грибы и водоросли. Особенно в создании грибных садов преуспели муравьи и термиты — они постоянно ухаживают за своими посевами, удобряют их, защищают от вредителей и болезней, и даже переселяясь, берут с собой споры грибов для того, чтобы на новом месте обязательно устроить такой же "сад".

Однако долгое время никто не знал, что, оказывается, и грибы сами по себе могут заниматься садоводством. И лишь недавно группы ученых из Лозаннского университета и Университета Невшателя (Швейцария), а также из Центра исследований окружающей среды Гельмгольца в Лейпциге (Германия) выяснили, что они выращивают почвенных бактерий для своего пропитания. На эту мысль их навел давно известный факт: почвенные бактерии предпочитают селиться рядом с грибными гифами, которые пронизывают почву.

Читайте также: Растения поливают почву, спасая бактерий

Прежде считалось, что от этого получают выгоду только лишь микроорганизмы, которые используют грибные гифы в качестве удобных транспортных магистралей (что-то вроде наших "скоростных шоссе"), по которым можно быстро добраться до влажных мест. Однако ученые предположили, что все куда сложнее — не исключено, что грибы сами приманивают к себе бактерий для того, чтобы получить от этого сожительства какую-то выгоду. Однако в чем же она может заключаться? Наверное, в том, что грибы могут использовать сахара, произведенные бактериями, а также необходимый для производства белков азот, который кроме этих микроорганизмов никто не может "вылавливать" из атмосферы.

Для того, чтобы проверить свою гипотезу, биологи решили провести ряд экспериментов. Они поместили на питательную среду культуру бактерий Pseudomonas putida, все особи которой были специально помечены специальной флуоресцирующей меткой зеленого цвета. Потом в некоторые чашки с питательной средой были добавлены грибницы сморчков (Morchella crassipes), рядом с которыми эти бактерии всегда живут в естественной среде. Далее ученые стали наблюдать за тем, как растет колония в присутствии гриба и в его отсутствии.

В результате выяснилось, что в тех чашках, где присутствовали гифы гриба, микроорганизмы росли в шесть раз быстрее. И дело было вовсе не в том, что нити грибницы помогали им распространяться. Биохимический анализ показал, что гриб постоянно выделял различные питательные вещества, которые использовались бактериями. Получается, что в данном случае сморчки действительно занимались "садоводством" — они не только "поселили" бактерий рядом с собой, но и периодически подкармливали их.

Однако зачем же все-таки они это делали? Все выяснилось тогда, когда через 5-7 дней совместного культивирования, грибы начали образовывать склероции — особые тела с плотными оболочками, под которыми хранятся споры и запас питательных веществ (склероции нужны грибам для того, чтобы успешно пережить неблагоприятные условия, например, засуху). Когда биологи исследовали органику этих склероций, то обнаружили, что примерно две трети этих веществ произведены бактериями — выяснилось это после обнаружения радиоактивных меток, которые предварительно были введены в особей Pseudomonas putida.

Кроме того, было замечено, что непосредственно перед процессом образования склероций, самая высокая концентрация бактерий наблюдалась именно в тех местах, где шло формирование этих тел. Таким образом грибы как-бы собирали урожай со своего "садика", приманивая микроорганизмы именно туда, где продукты их производства были особенно нужны. И, наконец, при более тщательном исследовании внутри склероций были найдены не только споры и питательные вещества, но и… сами бактерии в покоящейся стадии (то есть окруженные плотной оболочкой)!

Дальнейшие эксперименты показали, что если пересадить такой склероций на новую питательную среду, то и там около грибницы сразу же образуется нужная грибу бактериальная колония. В результате весь "сельскохозяйственный" цикл по выращиванию "культурных" бактерий и дальнейшего сбора урожая в склероции запустится по новому. Таким образом, сморчки поступали так же, как муравьи и термиты, а также жуки-короеды — переселяясь на новые места, они брали с собой культивируемых бактерий для того, чтобы и на новом месте заняться необходимым для грибов "земледелием".

Контрольный эксперимент, во время которого из склероций были удалены бактерии, и после этого данные тела помещались на питательную среду показал, что грибы, лишившись своих помощников, не могут образовывать новые склероции. Таким образом, шансы на то, что потомки сморчка, не преуспевшего в "сельском хозяйстве", смогут пережить неблагоприятный для грибов период, были минимальны. Это навело ученых на мысль о том, что "земледельческое" поведение было закреплено среди грибов в процессе эволюции при помощи естественного отбора — выживали лишь те сморчки, которые возделывали бактериальные "сады".

Читайте также: На памперсах выросли грибы…

Дальнейшие исследования биологов показали, что кроме Pseudomonas putida сморчки могут так же культивировать родственных им почвенных бактерий Pseudomonas knackmusii. А вот другие микроорганизмы, например, часто встречающийся около грибницы Cupriavidus necator, сморчкам "одомашнить", видимо, не удалось — органика этих бактерий, а также их клетки в склероциях найдены не было. Впрочем, по мнению биологов, не исключено, что данные бактерии могут выращиваться другими видами грибов. Ведь и различные человеческие популяции на ранних этапах перехода от присваивающего типа хозяйства к производящему использовали разные культурные растения, а "стандартизация" земледелия случилась уже намного позже…

Читайте все самое интересное в рубрике "Наука и техника"