Живущий у очень соленых озер гриб своровал гены у бактерий и сменил диету
Микрофотографии алкофильного гриба Sodiomyces alkalinus, полученные с использованием сканирующего электронного микроскопа
© Елена Биланенко/МГУ
Биологи выяснили, что живущий на берегах очень соленых озер алкалофильный гриб Sodiomyces alkalinus в ходе эволюции потерял гены, которые помогают его родственникам разлагать растительные остатки. С помощью горизонтального переноса генов он научился питаться бактериями и ракообразными. Соединения, позволяющие этому грибу выжить в гиперсоленых условиях, по мнению ученых, могут быть использованы в промышленности. Результаты опубликованы в журнале Molecular Ecology.
Ранее считалось, что гиперсоленые озера и их берега непригодны для жизни. Эту точку зрения опровергло широкое разнообразие микроорганизмов, выделенных из воды и грунта этих озер. Недавно ученые нашли на побережье содовых озер России, Монголии и Африки несколько видов алкалофильных грибов, которым засоление не страшно, причем эти грибы не были друг другу близкими родственниками.
Многие из алкалофильных грибов были выделены в одном месте, но вид Sodiomyces alkalinus встречался в большинстве отобранных образцов. Ученые предположили, что причина этого заключается в каких-то физиологических особенностях, и решили найти их. Большинство родственников Sodiomyces alkalinus питаются растительной пищей, однако этот вид встречается там, где растений нет. Вероятно, что-то позволило грибу отойти от растительной диеты и перейти на другой тип питания.
Ученые решили найти в геноме Sodiomyces alkalinus уникальные последовательности, которые могли бы помочь грибу адаптироваться к щелочной среде соленых озер. «Проведенная реконструкция эволюции ферментов, осуществляющих катаболические процессы, показала, что растительные остатки, представляющие основной субстрат для большинства видов грибов, не являются предпочтительным субстратом для S. Alkalinus, — рассказывает один из авторов работы, старший научный сотрудник МГУ имени М.В. Ломоносова Елена Биланенко. — По-видимому, гриб питается бактериями и ракообразными, что согласуется с местами его обнаружений, которые близки к воде и полностью лишены растительности».
Чтобы установить природу происхождения «суперспособности» S. Alkalinus, ученые стали искать потенциальный источник горизонтального переноса генов. Если определенный ген встречается у грибов крайне редко, а у других групп организмов часто, то с помощью статистического анализа можно подтвердить или опровергнуть гипотезу о том, что этот гриб получил его при помощи горизонтального переноса. Его суть заключается в том, что организмы приобретают гены не от родительских и зачастую даже не родственных ему организмов. Так, анализ показал, что с большой вероятностью S. Alkalinus «научился» разлагать белки и сложные бактериальные и животные полисахариды у бактерий.
Эксперименты с выращиванием гриба на разных средах и определением активности разных его ферментов показали, что этот гриб также может разлагать растительный субстрат, однако целлюлолитические и гемицеллюлолитические ферменты у этого вида гораздо менее активны, чем у его родственников. Кроме того, S. Alkalinus обитает в местах без растительного покрова. В сумме эти факты свидетельствуют, что в ходе эволюции гриб перешел от роста на растительном субстрате к питанию беспозвоночными и бактериями.
По мнению ученых, ферменты, позволяющие уникальному алкалофильному грибу разлагать белки и углеводы при высоких значениях pH, могут быть использованы в промышленности.
Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.
Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.