Энтомологи обнаружили уникальную связь между двумя видами грибов, известных своей способностью эффективно вторгаться, паразитировать и убивать насекомых, включая вредителей растений. Вместо того чтобы яростно конкурировать за военные трофеи, два гриба мирно сотрудничают и делятся своими жертвами.
Два исследователя-энтомолога из Мэрилендского университета - Хуэйюй Шэн и Рэймонд Дж. Сент-Леджер, опубликовали научную статью о взаимоотношениях в мире микрогрибов в журнале PLOS Pathogens, в которой дают представление о некоторых из крупнейших эволюционных успехов в истории природы.
«Это не выживание наиболее приспособленных в том смысле, в котором мы часто думаем. Иногда это выживание тех, кто просто может ужиться рядом, - объяснил Сент-Леджер. - Вместо того, чтобы уничтожать друг друга, эти грибы, по-видимому, развили сложные способы сосуществования - и мы только начинаем понимать этот баланс».
Исследование было сосредоточено на двух видах рода грибов Metarhizium, которые можно найти в почве по всему миру. Представители этой группы грибов защищают растения от разрушительных абиотических стрессов (таких как засуха или недостаток питательных веществ) и вредных насекомых.
«Эти микроорганизмы были названы ключевыми видами, потому что они играют важную роль как в здоровье растений, так и в естественном контроле популяции насекомых, - сказал Сент-Леджер. - Наши выводы могут помочь объяснить их необычайный успех в экосистемах по всему миру».
Используя передовые методы визуализации с флуоресцентными белками, которые заставляли грибы светиться красным или зеленым, ученые наблюдали, как грибы взаимодействовали при колонизации (заражении, распространении внутри и в конечном итоге убийстве) насекомых. Вместо того, чтобы один штамм доминировал и исключал другой, команда обнаружила, что грибы аккуратно разделили свою территорию между собой в буквальном смысле.
При колонизации вредителей два штамма грибов продемонстрировали удивительную способность разделять своих жертв. Один штамм вторгался в передние сегменты насекомого-хозяина, в то время как другой колонизировал задние сегменты, причем две вторгшиеся территории были четко разделены резкой пограничной линией между ними. Эта закономерность сохранялась независимо от того, была ли выбранная жертва крупной гусеницей весом в десять граммов или крошечной мухой весом менее одного миллиграмма.
У мелких насекомых, таких как мухи, один штамм гриба (отмечен красным) занимает переднюю половину, а другой (отмечен зеленым) занимает заднюю половину. У крупных насекомых, таких как гусеницы, они подразделяют отдельные сегменты (красная особь занимает переднюю половину каждого сегмента, а зеленая особь занимает заднюю половину). Автор фото: Рэймонд Сент-Леджер, Университет Мэриленда.
«Четкость границ между тем, где начинается территория одного гриба и заканчивается территория другого, выглядит довольно странно. Границы, отделяющие сегменты друг от друга, необъяснимо четкие», - отметил Сент-Леджер.
Итак, почему существует это сотрудничество? Исследователи полагают, что каждый штамм гриба со временем адаптировал свои собственные уникальные особенности и ниши, что позволило им разделить ограниченные ресурсы.
«Становится ясно, что иногда ключ к эволюционному успеху заключается не в том, чтобы превзойти своих конкурентов, а в том, чтобы научиться делиться», - сказал Сент-Леджер.
Но то, как эти грибы ориентируются в своих хозяевах и как они сообщают о своем территориальном разделении, пока остается загадкой. Исследователи надеются изучить механизмы, ответственные за эти стратегии совместного использования хозяев, и открыть новые пути исследования того, как их можно использовать для укрепления как продовольственной безопасности, так и биоразнообразия Земли.
«Понимание того, как взаимодействуют различные виды грибов, может помочь ученым и агрономам разработать более эффективные методы и стратегии биологической борьбы с вредителями или для стимулирования роста растений. Эти грибы уже демонстрируют невероятные перспективы в защите растений от отравления ртутью на загрязненных почвах, улучшая рост сельскохозяйственных культур, и уничтожая насекомых, распространяющих болезни. Эти грибы показали, что они очень адаптивны. Они делают это уже очень долгое время и, таким образом, выработали целый арсенал новых, сложных и тонких трюков. Их также очень легко генетически модифицировать, поэтому их применение ограничено только вашим воображением», заключил исследователь.
Источник: University of Maryland.
На заглавном фото вы видите два штамма грибов (Ma549 и Mr2575), которые были выращены вместе в лабораторной чашке, содержащей картофельный агар с декстрозой, и специально модифицированы для свечения разными цветами (красным и зеленым соответственно). На этом фото изображено их заселение чашки в течение пяти дней. Обе колонии грибов растут, соприкасаясь друг с другом, но их способ роста отличается. В то время как Ma459 производит споры, похожие на семена, Mr2575 вытягивает нитевидные структуры, называемые гифами.
Автор фото: Рэймонд Сент-Леджер, Университет Мэриленда.