АПК "Витус" - производство семян трав, медоносов и сидератов

Царство грибов

Грибы невероятно разнообразны по форме и окраске. При этом большая часть их жизни скрыта от наших глаз. Наряду с растениями и животными грибы образуют третье царство организмов.
Опенок летний Kuehneromyces mutabilis (съедобный)

Опенок летний Kuehneromyces mutabilis (съедобный)

Самый крупный живой организм на Земле — это не синий кит, вырастающий до 30 метров в длину. И не гигантская секвойя высотой более 100 метров. Это гриб, подземная сеть которого занимает 965 гектаров. Опенок темный (Armillaria solidipes), обнаруженный в американском штате Орегон, весит примерно 600 тонн. Его возраст — более 2000 лет. Исследования показали, что этот гриб — единый организм: все образцы опенка генетически идентичны. Опенок-гигант разрушает стереотипное представление о грибах. Ведь их обычно считают растениями, а шляпку гриба — самим организмом. И то, и другое неверно. Грибы — это не растения и не животные, а отдельное царство, которое более миллиарда лет назад обособилось от других живых существ. Наземная часть гриба — лишь малая доля организма, которая служит исключительно для размножения (как цветки у растений). Основная его часть находится в земле.

Заблуждения о грибах во многом объясняются именно тем, что их жизнь невидима. Многие рассуждают примерно так: «Подумаешь, грибы... Даже если их и не было бы в природе, мы всего-то лишились бы нескольких кулинарных деликатесов». Это не так. Без грибов человечество осталось бы без вина, пива и антибиотиков. Больше того: грибы оказали огромное влияние на ход эволюции. Именно они способствовали распространению растений по континентам. Не будь грибов, не существовало бы и лесов в их нынешнем виде, и, наверное, их обитателей. Да и человека могло бы не быть. Грибы живут неподвижно, у них нет ни глаз, ни ушей, ни ног. В общем, никаких органов, делающих их похожими на животных. Поэтому люди издавна причисляли их к царству флоры.
Однако у грибов нет и органов, типичных для растений. Большинство растений содержат зеленый пигмент хлорофилл, с помощью которого они усваивают энергию cолнечного света. Грибы на это не способны. Поэтому, подобно животным, они питаются органическими веществами.
Когда в XVII веке ученые впервые положили под микроскоп срезы грибной ткани и зеленых растений, они увидели различия в строении их клеток и тонких структур. Затем выяснилось: у растений стенки клеток состоят из целлюлозы, а у грибов — из хитина, то есть из того же материала, что панцири пауков, раков, насекомых и других членистоногих.
Ситуация оказалась настолько запутанной, что в 1969 году биологи решили выделить грибы в отдельное царство. Дальнейшие молекулярно-генетические исследования показали, что на самом деле эти организмы даже ближе к животным, чем к растениям! Только у грибов клетки отвердели (у них есть стенки), а у животных клетки мышечной ткани, как правило, эластичные.
Первые грибы были одноклеточными организмами. Затем в какой-то момент несколько клеток вытянулись в ряд, образовав нитевидную структуру. Так появились многоклеточные грибы.
Большинство животных превратилось в «машины для добывания и переваривания пищи»: они поедают растения или охотятся на других животных. Грибы же занимаются утилизацией отходов. Некоторые из них стали паразитами, другие вступили в симбиоз, то есть приспособились к жизни совместно с другими организмами.
Но по-настоящему «время грибов» пришло, когда живые организмы стали завоевывать сушу. До этого момента существовали только водяные грибы, которые есть и сегодня. Скорее всего, именно грибы первыми освоили сушу, заселив прибрежные районы задолго до того, как это сделали представители флоры.
Первые растения осмелились выйти на сушу около 460 миллионов лет назад, то есть спустя много миллионов лет после грибов. Это были зеленые водоросли, и на сушу им удалось выбраться, вероятно, только в симбиозе с грибами. Возникло ли такое партнерство еще в водной среде или позже, на стадии освоения суши, пока неизвестно. Но грибы сжились с крошечными зелеными водорослями — и в результате возникли лишайники. Одни участники этого симбиоза (зеленые водоросли) получают энергию с помощью фотосинтеза, а другие (грибы) растворяют минералы из того материала, на котором живут, получая жизненно важные питательные вещества. В этом партнерстве грибы лидируют: от них зависит не только форма лишайников, но и их структура.
Первые наземные растения произошли от зеленых водорослей. Они были простыми и похожими на мох: не было ни корней, ни стебля, ни листьев. Из них развились первые сосудистые растения, от которых в ходе эволюции и произошла вся остальная флора — от цветов до деревьев.

Партнерство с грибами продолжилось, но сузилось и стало касаться корневой системы растений. В корнях (часто — даже внутри клеток растения) селился крошечный мицелий, нити которого через стенки клеток прорастали в окружающую почву. В результате увеличивалась территория, с которой корни всасывали питательные соли и воду. Так появился грибокорень — микориза. Этот симбиоз считается одним из самых значимых в истории Земли. Спустя 115 миллионов лет к симбиозу подключились первые семенные растения, и это сотрудничество продолжается до сих пор: более 95 процентов современных наземных растений образуют микоризу. После того как растения колонизировали сушу, в почве начали накапливаться их отмершие части. Эти органические вещества стали питательной средой для грибов, у которых появилась возможность выживать и вне симбиоза, самостоятельно. Биологи разделяют царство грибов на пять отделов. Первый: базидиомицеты, к которым относятся многие съедобные грибы. Они часто образуют плодовые тела — типичные грибные шляпки. Многие из них питаются древесиной, остальные — растительным материалом. Известно около 30 тысяч видов базидиомицет.
Второй: сумчатые грибы. К ним относятся самые разные — от трюфелей, сморчков и некоторых плесневых грибов до одноклеточных хлебопекарных дрожжей. Сумчатые грибы живут на суше (многие в симбиозе с лишайниками), а также в воде и делятся на разные группы, насчитывающие 65 тысяч видов.
Третий: эндомикоризы. Они чаще всего образуют грибокорни в симбиозе со многими растениями. Известно около 220 видов. Четвертый: зигомицеты. Самые известные представители — грибы, от которых плесневеют хлеб, персики, клубника, картофель. Около 1000 видов.
Пятый: хитридиомицеты. Эти одноклеточные организмы, которые порой формируют округлое плодовое тело, — самая старая группа, отколовшаяся в свое время от других грибов. Около 1000 видов.
Сегодня известно около 100 тысяч видов грибов. Но, по оценкам экспертов, на Земле насчитывается до 3,5 миллиона их видов — гораздо больше, чем сосудистых растений, которых до сих пор описано 260 тысяч видов.
Причина разнообразия и жизнеустойчивости грибов кроется в структуре их организма — очень простой по сравнению со сложным устройством органов животных и строением высших растений. Если гриб не одноклеточный, как дрожжи, то обычно он образует сеть мелких нитей мицелия (гифов), которая на самом деле и является его телом. Через гифы гриб получает пищу в виде богатых энергией органических молекул, а также минералы и воду.
Куб почвы со стороной четыре сантиметра может содержать до двух километров гифов, площадь контактной поверхности которых составляет 600 квадратных сантиметров, то есть примерно равна листу бумаги формата А4.
Растет такая сеть с головокружительной быстротой: каждый день гриб образует до одного километра новых нитей, и гифы быстро продвигаются в новые места обитания. Рост нитей помогает грибам и при размножении, которое у них тоже происходит весьма необычно.
Многие грибы могут распространяться путем бесполого размножения, образуя миллионы генетически идентичных спор — то есть грибы фактически клонируют себя. Но у тех видов, которые размножаются половым путем, гифы двух экземпляров должны найти друг друга и соединиться.
Роль сексуальной приманки играют специфические вещества, выделяемые нитями. Запах такого химического вещества побуждает нити другого гриба того же вида расти в нужном направлении — но только в том случае, если эти особи различны по «типу спаривания». Различаются эти типы только биохимически, поэтому биологи, говоря про грибы, вместо определений «мужской пол» и «женский пол» пользуются терминами «плюс» и «минус».
Если типы спариваются правильно, то нити обоих экземпляров гриба сливаются и образуют новый экземпляр того же вида. Если это базидиомицеты, то они прорываются на поверхность почвы, где образуют плодовые тела — те самые грибы, которые люди любят употреблять в пищу.

На нижней стороне шляпок грибов находятся области, в которых происходит то, что в чисто биологическом смысле эквивалентно половому акту: ядра клеток двух грибов-родителей сливаются, их генетический материал смешивается и распределяется по спорам. Споры микроскопически малы, но их невероятно много: один гигантский дождевик может выбросить несколько триллионов спор. Они залетают на высоту до 60 километров и могут перелетать через океаны. Из спор, обосновавшихся на новом месте обитания, опять прорастают гифы.
Другой движущей силой успешного развития грибов, вероятно, является обилие вырабатываемых ими ядов и сильнодействующих веществ. У грибов нет ни брони, ни других средств механической защиты, нет ног, чтобы убежать от хищников. У них нет ни зубов, ни желудка и кишечника, чтобы измельчать и переваривать пищу. Чтобы выжить, грибам нужен целый арсенал химического оружия и биохимических инструментов.
Многие грибы вырабатывают мощные белки (ферменты), с помощью которых они разрушают сложные органические соединения, деля их на более мелкие молекулы. Благодаря этим биохимическим катализаторам грибы умеют «переваривать пищу» практически вне своих тел. Ферменты грибов-паразитов способны разрушить стенки клеток инфицированных ими растений. Затем они проникают своими нитями в эти клетки и пользуются их питательными веществами. Некоторые грибы вырабатывают ферменты, которые легко разлагают даже древесину.
У большинства людей слово «грибы» ассоциируется с деликатесами. Но на самом деле куда более важную роль в питании человека играет группа гораздо меньших по размерам одноклеточных видов грибов — дрожжей. Как только эти грибы попадают в среду с недостатком кислорода, начинается процесс разложения сахара на спирт и углекислый газ. Таким образом, грибы добывают энергию без помощи кислорода, а люди получают алкоголь.
Предполагается, что уже более 6000 лет назад шумеры использовали эти малюсенькие грибы, чтобы варить пиво. 5500 лет назад ассирийцы с их помощью сбраживали виноградный сок, превращая его в вино. Используются дрожжи и в пекарном деле. Очень полезными для человека оказались и другие вещества из химического арсенала грибов. В 1928 году врач-бактериолог Александр Флеминг, наблюдая за ростом гнойных бактерий, случайно заметил, что в некоторых местах они не росли. Оказалось, что развитие бактерий подавлял грибок Penicillium notatum. Он содержался в качестве примеси в бактериальной культуре, рос в ней и выделял вещество, которое убивало бактерии. Очевидно, так грибок защищался от их нападения. Флеминг назвал это вещество «пенициллином», открыв первый антибиотик.
Другой препарат, получаемый из плесневых грибков, называется «циклоспорин». Он подавляет иммунную систему человека, предотвращая отторжение пересаженных органов.
В древности панацеей считался трут белый, или лиственничная губка, различные грибы использовались в восточной медицине. И конечно, люди издревле пользовались богатым набором опьяняющих химических веществ, выделяемых грибами: например, сибирские шаманы еще 6000 лет назад научились входить в транс с помощью мухомора.
На колосьях некоторых злаков живет темно-фиолетовый паразит спорынья (Claviceps purpurea) — грибок, который вырабатывает ядовитые и одновременно целебные вещества (использующиеся, в частности, в акушерстве). Химически модифицированная форма одного из таких веществ носит название ЛСД. На примере спорыньи хорошо видно, насколько зыбка граница между целебными, опьяняющими и токсичными веществами. Еще не так давно у людей, съевших хлеб, испеченный из муки, в которую попала спорынья, начинались мышечные спазмы и галлюцинации. Мочки ушей, нос, пальцы рук и ног чернели, а иногда отмирала вся конечность. Эта ужасная болезнь называлась «антониев огонь». Считается, что в XI—XV веках в Европе от этой болезни умерли более 100 тысяч человек. Ни от одного другого гриба не погибло столько людей.

Еще один тип грибных токсинов ученые открыли только в 1960 году. Они обнаружили, что плесневый гриб Aspergillus flavus вырабатывает мощный канцероген — микотоксин. Доза в один-десять миллиграммов этого вещества на килограмм массы тела человека уже смертельна. Aspergillus flavus растет чаще всего на жиросодержащих плодах, таких как арахис и другие орехи. Эта плесень повреждает печень и даже вызывает рак. Однако болезнь развивается так медленно, что ее симптомы долгое время никак не связывали с истинной причиной — возможным употреблением этого грибка. Хотя многие виды грибов живут за счет мертвого органического вещества, некоторые виды все же предпочитают паразитировать — в том числе и на человеке: они могут обитать на коже, на слизистых оболочках, на волосах, ногтях, а иногда даже в легких.
От грибков страдают и животные, но самый серьезный урон они наносят растениям. Именно грибы вызывают большую часть самых тяжелых заболеваний у растений. В Центральной Европе грибы являются причиной 80 процентов всех случаев заражения культурных растений (за остальное «отвечают» бактерии и вирусы). Из-за них гибнет до 20 процентов урожая. Даже гигантский опенок из Орегона живет за счет других. Его гифы растут вдоль корней хвойных деревьев и при первой же возможности проникают в них. Разрушая корни дерева, грибок убивает его, разлагает древесину и питается ею. Но нет худа без добра: грибок обычно поражает ослабленные деревья, способствуя отбору здоровых. В любом случае, не следует недооценивать роль грибов как разрушителей. Вряд ли существует хоть одно соединение углерода, которое не разрушалось бы тем или иным видом грибов. Без этих разрушителей (так называемых гетеротрофов), к которым помимо грибов относятся и бактерии, в экосистеме нашей планеты недоставало бы многих жизненно важных минералов. Углерод, азот и другие элементы в составе органики навсегда оставались бы связанными, и Земля просто задохнулась бы под огромным слоем органического вещества.

текст: Хеннинг Энгельнтекст
фото: Rainer Harf

Источник