Новое исследование, которое было опубликовано в Интернете сегодня в журнале Molecular Ecology, обнаруживает, что грибковые организмы уменьшают свой основной геномный состав, объединяясь с водорослями, чтобы сформировать партнерство лишайников, которое, как предполагается, является «обязательным» (т.е. требует обоих партнеров), но имело место ранее не было прямой генетической проверки.«Симбиоз позволяет двум разным организмам выживать в тех областях, где они в противном случае не могли бы расти», — сказала Эрин Трипп, куратор ботаники в Музее естественной истории Университета Калифорнии и соавтор нового исследования. «Эти открытия интересны, потому что они иллюстрируют ключевую генетическую основу этого обязательного спаривания».
Лишайники повсеместно распространены по всему миру и могут покрывать до шести процентов суши Земли. Существует более 20 000 известных видов лишайников, некоторые из которых хорошо подходят для экстремальных условий, таких как пустыни и арктическая тундра.
Лишайники играют важную роль в экологических процессах, таких как почвообразование и круговорот питательных веществ, и служат биоиндикаторами токсичности окружающей среды.Однако генетические механизмы и последствия этих грибно-водорослевых союзов остаются малоизученными. Используя образцы, собранные в южных Аппалачских горах, исследователи из CU Boulder секвенировали ДНК 22 отдельных видов лишайников, чтобы лучше понять, как эти два неродственных организма эволюционируют на молекулярном уровне.Результаты показали, что в некоторых случаях грибок-партнер этого симбиоза рационализировал свой митохондриальный геном, так же, как если бы пара, живущая вместе, могла избавиться от дублированной домашней обстановки.
«Гриб потерял важнейший ген, вырабатывающий энергию, в то время как водоросли сохранили полную копию этого гена», — сказала Хлоя Погода, ведущий автор исследования и аспирант кафедры молекулярной, клеточной и биологии развития Боулдера. «Мы наблюдали параллельную потерю этого гена в трех разных линиях лишайников: гриб отдает этот конкретный ген, а его фотосинтетический партнер сохраняет его».Эта обязательная договоренность, при которой один партнер отказывается от своего собственного митохондриального источника питания, чтобы, вероятно, полагаться на своего партнера в отношении клеточной энергии, предполагает генетическое разделение труда, которое делает полученный лишайник более эффективным, сказал Трипп, тем самым, возможно, предоставляя экологическое преимущество.
В будущем исследователи планируют расширить исследование, включив в него больше видов лишайников. Полученные данные также могут вдохновить на новые исследования микробиома кишечника человека, сложной бактериальной колонии, которая симбиотически живет внутри каждого человека и, как было показано, влияет на различные аспекты здоровья.«Последствия далеко идущие, учитывая, сколько симбиотических отношений мы наблюдаем в природе», — сказал Трипп, который также является доцентом кафедры экологии и эволюционной биологии Боулдера (EBIO). «Теперь мы можем расширить наши исследования, чтобы искать геномные признаки совместной эволюции у других организмов».Студенты CU Boulder помогли собрать геномную информацию, используя ресурсы секвенирования в Институте BioFrontiers CU.
Соавторами нового исследования являются Кайл Киперс и Нолан Кейн из EBIO и Джеймс Лендемер из Нью-Йоркского ботанического сада.Финансирование исследования предоставила исследовательская программа "Измерения биоразнообразия" Национального научного фонда.