Вместо того чтобы эволюционировать для производства яда, некоторые отдаленно родственные грибы стали токсичными в результате процесса, называемого горизонтальным переносом генов, говорят ученые.
Три гриба, известные как ангел-разрушитель, смертоносная поганка и погребальный колокол, имеют нечто общее: сказочно смертоносный токсин альфа-аманитин. Если вы съедите один из этих грибов, симптомы могут не проявляться в течение нескольких часов. Но вскоре токсин начинает разрушать способность вашего организма транскрибировать гены. Примерно на четвертый день после употребления грибов печень и почки начинают отказывать. Примерно через неделю вы можете умереть.
Эта удивительная смертоносность имеет в своей основе загадку: Эти грибы относятся к трем отдельным родам, или группам видов грибов, которые не являются близкими родственниками. Как они смогли произвести один и тот же токсин?
В статье, опубликованной в понедельник в Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые, которые секвенировали геномы 15 видов грибов из этих трех групп, делают интригующее заявление: гены для производства альфа-аманитина, вместо того чтобы быть унаследованными от общего предка этих групп, были переданы им непосредственно от неизвестного, вероятно, вымершего гриба.
Такой перенос генов, называемый горизонтальным переносом генов, широко распространен среди бактерий, говорит Хонг Луо, исследователь из Куньминского института ботаники в Китае и автор новой статьи. Маленькие фрагменты ДНК передаются от одного микроба к другому, а затем передаются их потомству. Однако появляется все больше доказательств того, что каким-то образом гены могут перемещаться и между сложными многоклеточными существами, возможно, с помощью патогенов. В апреле другая группа ученых сообщила, что гены перемещались между змеями и лягушками, живущими в одной лесной среде обитания, с помощью общих паразитов. Это звучит необычно, но может помочь объяснить некоторые другие непонятные наблюдения на древе жизни.
Команда, подготовившая статью о грибах, уже подозревала, что горизонтальный перенос генов привел к появлению идентичных токсинов в этих грибах. Однако по завершении исследования их ждали некоторые сюрпризы. Они ожидали, что их взгляд на генетику грибов подтвердит, что одна из групп передала гены другим. Вместо этого кластеры генных токсинов казались равноудаленными от своего происхождения.
"Это нас озадачило", - сказал доктор Луо.
Поразмыслив, авторы статьи решили, что самое простое объяснение заключается в том, что горизонтальный перенос генов имел место - но не обязательно между этими тремя группами.
"Тогда мы начали думать, что должен существовать еще один, возможно, вымерший вид, - говорит Фрэнсис Мартин, ученый из французского Национального исследовательского института сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды и автор статьи.
Этот давно исчезнувший гриб мог обладать генетическим набором для производства токсина и передать его неизвестным пока способом все еще живущим разновидностям". Пострадавшие грибы не являются его потомками, а лишь носителями небольшого пакета его генов, выпущенного, как послание в бутылке, который придает грибам их необычайно ядовитую силу.
Ученые, возможно, никогда не узнают многого об этом предполагаемом доноре генов токсина, если он существовал. Но исследователям интересно, почему именно эти три группы грибов получили и использовали его наследие. Играют ли токсины особую роль в экологии именно этих грибов? Или же грибы просто особенно хороши в тех таинственных приемах, с помощью которых гены из окружающей среды попадают в их собственные геномы?
По мере того, как ученые узнают больше о том, как работает горизонтальный перенос генов за пределами бактерий, возможно, некоторые из этих ответов станут более ясными.
"Мы знаем, что он происходит, - сказал доктор Мартин, - но мы не знаем, как".