Вчені виявили, що гриби з’явилися на сотні мільйонів років раніше за рослини. Ці стародавні гриби, можливо, створили першу придатну для життя землю, працюючи з водоростями для кругообігу поживних речовин та створення примітивних ґрунтів. Нове дослідження, опубліковане в журналі Nature Ecology & Evolution, дає нове розуміння походження та диверсифікації грибів, розкриваючи їхню значну роль у формуванні деяких найдавніших наземних екосистем. Робота, проведена дослідниками з Окінавського інституту науки і технологій (OIST) разом з міжнародними партнерами, свідчить про те, що гриби почали розгалужуватися на різні форми за сотні мільйонів років до появи рослин на суші. П’ять незалежних шляхів до складного життя Професор Гергей Й. Сьоллоші, співавтор дослідження та керівник відділу еволюційної геноміки на основі моделей в OIST, окреслює ширший контекст. «Складне багатоклітинне життя — організми, що складаються з багатьох взаємодіючих клітин зі спеціалізованими функціями — еволюціонували незалежно у п’ять основних групах: тварини, наземні рослини, гриби, червоні водорості та бурі водорості. На планеті, де колись домінували одноклітинні організми, революційна зміна відбулася не один, а щонайменше п’ять окремих разів: еволюція складного багатоклітинного життя. Розуміння того, коли виникли ці групи, є фундаментальним для складання історії життя на Землі». Поява багатоклітинних організмів передбачала набагато більше, ніж просто збирання клітин у кластери. Вона ознаменувала початок справжніх організмів, у яких клітини спеціалізувалися для виконання різних завдань та організовувалися в тканини та органи, подібно до того, що ми бачимо в наших власних тілах. Досягнення цієї трансформації вимагало передових адаптацій: сильних молекулярних систем, які дозволяли клітинам триматися разом, та складних комунікаційних мереж, які координували їхню діяльність. Ці інновації виникли незалежно в кожній із п’яти груп. Підказки щодо скам’янілостей та загадка грибів Для більшості цих груп палеонтологічний літопис діє як геологічний календар, що забезпечує точки відліку в глибокому часі. Наприклад, червоні водорості з’являються, можливо, вже близько 1,6 мільярда років тому (у скам’янілостях, схожих на морські водорості, з Індії); тварини з’являються приблизно 600 мільйонів років тому (скам’янілості едіакарського періоду, такі як стьобаний млинець, як-от дікінсонія ); наземні рослини вкорінюються приблизно 470 мільйонів років тому (крихітні скам’янілості); а бурі водорості (форми, подібні до ламінарії), диверсифікувалися ще на десятки-сотні мільйонів років пізніше. На основі цих даних складається хронологічна картина складності життя. Однак, з цієї хронології, заснованої на скам’янілостях, є помітний виняток: гриби. Царство грибів довгий час було загадкою для палеонтологів. Їхні типово м’які, ниткоподібні тіла означають, що вони рідко добре скам’яніють. Крім того, на відміну від тварин чи рослин, які, здається, мають єдине походження складної багатоклітинності, гриби еволюціонували в цій рисі кілька разів від різних одноклітинних предків, що ускладнює визначення однієї події походження в рідкісному палеонтологічному літописі. Розблокування молекулярного годинника Щоб подолати прогалини в палеонтологічних рештках грибів, вчені використовують «молекулярний годинник». Концепція полягає в тому, що генетичні мутації накопичуються в ДНК організму з відносно стабільною швидкістю протягом поколінь, подібно до цокання годинника. Порівнюючи кількість генетичних відмінностей між двома видами , дослідники можуть оцінити, як давно вони віддалилися від спільного предка. Однак молекулярний годинник не є каліброваним; він може показувати відносний час, але не абсолютні роки. Щоб встановити годинник, вченим потрібно калібрувати його за допомогою «точок опір» з палеонтологічного літопису. З огляду на дефіцит скам’янілостей грибів, це завжди було серйозною проблемою. Команда під керівництвом OIST вирішила цю проблему, включивши нове джерело інформації: рідкісні «обміни» генами між різними грибними лініями, процес, відомий як горизонтальне перенесення генів (HGT). Гени, що стрибають крізь час Професор Сьоллоші пояснює цю концепцію. «Хоча гени зазвичай передаються «вертикально» від батьків до дітей, передача гена передається «вбік» від одного виду до іншого. Ці події дають потужні часові підказки», — каже він. «Якщо виявляється, що ген з лінії А перейшов до лінії B, це встановлює чітке правило: предки лінії A повинні бути старшими за нащадків лінії B». Виявивши 17 таких переміщень, команда встановила серію зв’язків «старше/молодше», які, поряд із палеонтологічними записами, допомогли уточнити та обмежити хронологію грибів. Переглянута хронологія для грибів Аналіз показує, що спільний предок живих грибів датується приблизно 1,4–0,9 мільярда років тому — задовго до появи наземних рослин. Цей час підтверджує тривалу прелюдію взаємодії грибів і водоростей, яка допомогла створити умови для життя на суші. Співавтор цього дослідження, доктор Ленард Л. Санто, наголошує на важливості цих висновків. «Гриби керують екосистемами — переробляють поживні речовини, співпрацюють з іншими організмами, а іноді й викликають хвороби. Визначення їхньої хронології показує, що гриби диверсифікувалися задовго до рослин, що узгоджується з ранніми партнерствами з водоростями, які, ймовірно, допомогли прокласти шлях для наземних екосистем». Підготовка світу до появи рослин Ця переглянута хронологія фундаментально переосмислює історію колонізації життям землі. Вона говорить про те, що протягом сотень мільйонів років до появи перших справжніх рослин гриби вже існували, ймовірно, взаємодіючи з водоростями в мікробних спільнотах. Ця тривала підготовча фаза могла бути важливою для того, щоб зробити континенти Землі придатними для життя. Руйнуючи гірські породи та здійснюючи кругообіг поживних речовин, ці стародавні гриби могли бути першими справжніми інженерами екосистем, створюючи перші примітивні ґрунти та фундаментально змінюючи земне середовище. Згідно з цією новим поглядом, рослини колонізували не безплідну пустелю, а радше світ, який був підготовлений для них протягом віків давньою та наполегливою діяльністю грибного царства.