Все или хотя бы многие со школы помнят, что лишайник – это симбиоз гриба и водоросли. Водоросль, как ей положено, фотосинтезирует, то есть синтезирует на свету органику из углекислого газа, а гриб потом этой органикой питается, так что в целом суперорганизм питается «сам» – автотрофно. Гриб образует тело лишайника – таллом, формирует микроклимат, защищает от некоторых неблагоприятных факторов… Красота!
Чуть более прошаренные люди посвящены в «тайну» о том, что компонентов у системы, называемой лишайником, бывает больше. Во-первых, в этом общежитии может фигурировать цианобактерия вместо водоросли (или в качестве, если вспомнить, что цианобактерии известны как «сине-зеленые водоросли») либо вместе с ней. Тогда она подключается к разделению труда, беря на себя фиксацию азота – усвоение его из окружающего воздуха. Одновременно эти две функции цианобактерия не выполняет, потому что фермент, необходимый для азотфиксации, не выносит много кислорода, образующегося при фотосинтезе. Вот досада.
Те, кто держит руку на пульсе науки, даже могут знать, что и на этом суть лишайника не исчерпывается: в 2016 году было опубликовано открытие, гласящее, что во многих лишайниках есть еще один компонент – дрожжевые грибы. И если таллом большинства лишайников образован гифами аскомицетов (или сумчатых грибов – отдела, в который входят, например, сморчки), то эти дрожжи происходят из другого отдела – базидиомицетов (известных нам по большинству шляпочных грибов). Можно было бы подумать, что это просто паразиты лишайников (а такие есть среди их ближайших родственников) или случайная примесь – эпибионты, обитающие на их поверхности. Но эти малые оказались не так просты: с одной стороны, они не встречаются больше нигде – у каждого исследованного лишайника свои уникальные, а с другой, от их наличия может зависеть и внешний вид, и свойства таллома. Собственно, обнаружены они были при попытке выяснить, чем отличается бурый съедобный лишайник бриория Фремонта (Bryoria fremontii) от бриории извилистой (B. tortuosa) – несъедобный и желтоватый.
Если эти подробности вас не поразили, то спешим заверить – на этом потрясения основ школьной лихенологии не заканчиваются. Ученые добрались до тезиса о симбиозе и автотрофности! Начнем с того, что если от водоросли к грибу питательные вещества передаются однозначно и железно, то в обратном направлении никаких потоков веществ не зарегистрировано: элементы минерального питания нужны им обоим в равной степени и по большей части поступают из пыли и дождевой воды, насыщающей пространство между нитями гриба, формирующими таллом. Кроме того, те же самые водоросли спокойно растут на том же самом субстрате вне лишайника, просто превращаясь в неблагоприятное время в споры. Собственно, чтобы стать лишайником, проросшему из споры грибу надо по-быстрому такую свободную водоросль найти и захомутать – в большинстве случаев без нее гриб долго не протянет: у значительной части из них поломан ключевой для энергетического обмена ген. В связи с этим иногда более точным считается называть эти отношения «контролируемым паразитизмом». Одним из следствий такого образа жизни является очень медленная скорость роста лишайников – водоросли приходится пахать и за себя, и за того парня.
Однако и на этом неожиданности не заканчиваются – недавно ученые получили лишний повод усомниться и в автотрофности! Да, пускай большинство лихенизированных грибов без водоросли долго не живут, но ведь какое-то время им приходится существовать самостоятельно. К тому же в редких случаях их все же возможно выращивать и на искусственных средах, без симбионта. Значит, все-таки они не так беззащитны? Известно, что микоризообразующие грибы, которые точно получают питание от симбиоза, с течением эволюции «разучиваются» питаться сами, утрачивая гены многих ферментов, необходимых для переваривания лесной подстилки. Вот и было решено проверить, наблюдается ли то же самое у лишайников. Оказалось: далеко не всегда. В среднем ферментов действительно было меньше, чем у свободно живущих грибов, но в самых разных группах встречались исключения, которые обладали арсеналом настоящих сапротрофов, в том числе ферментами, разлагающими лигнин — вещество, содержащееся в древесине.
Из этого пока не следует, что народное поверье о вреде большого числа лишайников на дереве справедливо. Вполне возможно, что этот арсенал нужен как раз для того, чтобы закрепиться на внешней поверхности субстрата, и скорее, наоборот, ослабление дерева облегчает эту задачу. Другая часть ферментов может быть рассчитана на взаимодействие со своими собственными водорослями — формирование питающих выростов-гаусториев, изменение строения клеточной стенки, переваривание погибших водорослей… Однако состав ферментов не всегда соответствует составу клеточной стенки симбиотической водоросли, их количество зависит от вида субстрата, а иногда гифы лишайника формируют целую сеть, внедряющуюся в древесину дерева-опоры
Ответить на вопрос, зачем же лишайнику нужны эти структуры и ферменты на самом деле, ученым еще предстоит. Ну а #КнигаРастений будет ждать вместе с вами, углубляя картину мира больше и больше!