Вам не показалось: эти грибы крадут гены у соседей и становятся повелителями погоды без всякого серебра
Грибы позаимствовали у бактерий ген
Некоторые грибы умеют замораживать воду с помощью специальных белков. Благодаря этому они способны проникать в атмосферу и провоцировать осадки. Ученые наконец выяснили, как именно работает этот механизм. Секрет оказался в гене, позаимствованном у бактерий миллионы лет назад. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Неожиданная находка в грибном геноме
Специалисты давно знали: отдельные бактерии используют белки в клеточных мембранах, чтобы замораживать воду при относительно мягких температурах — около минус 5 градусов Цельсия. Этот процесс называют нуклеацией льда. Некоторые грибы тоже на это способны, но до недавнего времени механизм оставался загадкой.
«Мы просто хотели понять, как это работает», — рассказывает соавтор работы Борис Винатцер из Виргинского политехнического университета.
Команда Винатцера проанализировала геномы двух штаммов грибов из семейства Mortierellaceae. У исследователей было несколько ориентиров:
нужный белок выделяется наружу, а не остается прикрепленным к клеткам;
ученые примерно представляли его размер;
существовало сходство с известными бактериальными аналогами.
Они искали гены с такими характеристиками. И тут их ждал сюрприз.
Обнаружился ген-кандидат, почти неотличимый от бактериального гена InaZ. Когда исследователи перенесли этот грибной фрагмент ДНК в дрожжи, те тоже научились создавать лед.
«Мы подтвердили, что именно этот участок ДНК производит белки, способствующие образованию льда», — пояснил Винатцер.
Зачем грибам лед и при чем тут погода
Скорее всего, миллионы лет назад предок современных грибов заполучил этот ген от соседних бактерий через горизонтальный перенос. Такой процесс позволяет организмам обмениваться полезными свойствами напрямую, минуя традиционное наследование.
Но зачем грибам эта способность? Пока ясности мало.
«Пока что мы действительно ничего не знаем», — признается Винатцер.
Для бактерий вроде Pseudomonas syringae, поражающей кукурузу, всё очевидно: белки-ледообразователи повреждают растения. Питательные вещества вытекают наружу, а бактерии проникают внутрь. У грибов может быть иная стратегия.
Один из изученных грибов живет в лишайнике — гибридной колонии грибов и водорослей на камнях и деревьях. По версии Винатцера, белки помогают извлекать воду из воздуха.
«По утрам, когда влажность высокая, а температура низкая, белки грибов вызывают образование инея на лишайнике. Потом он тает и дает воду позже в течение дня», — объясняет ученый.
Самое интересное — влияние на климат. Бактерии-ледообразователи поднимаются в облака с ветром или испарениями. Там они формируют крошечные кристаллы льда, которые постепенно растут и выпадают в виде дождя или снега. Грибные белки, вероятно, работают по тому же принципу.
Один гриб выделяет множество белков, и каждый действует как отдельный центр кристаллизации. Их в облаках может быть куда больше, чем бактерий.
«Это говорит о том, что грибки на самом деле могут быть более важны, чем бактерии, в воздействии на погоду», — отмечает Винатцер.
Такая способность приносит выгоду не только самим грибам, но и всей экосистеме.
Практическая польза для человека
Сейчас для искусственного вызывания осадков используют йодид серебра. Вещество токсичное, но эффективное. Ученые предлагают альтернативу.
«Эти белки могут стать заменой токсичному йодиду серебра. Если мы сможем понять, как их производить, почему бы не использовать их вместо йодида серебра?» — рассуждает Винатцер.
Природа снова оказалась умнее: безвредный органический белок способен делать то же самое, что агрессивная химия. Осталось научиться производить его в нужных масштабах.
