Внутрішня робота Особливі стосунки між грибами та рослинами могли спричинити зміни до древніх
Подивіться на рослину, і ви, мабуть, також дивитесь на грибок. Більше 80% наземних рослин співпрацюють з грибами, щоб допомогти цим рослинам видобувати з землі поживні речовини - азот і фосфор (1, 2). Рослини повертають користь вуглецем в результаті їх фотосинтезу. Біологи підозрюють, що це партнерство стало основним фактором, що дозволив рослинам переходити з води на землю близько 470 мільйонів років тому. Але як саме виникло партнерство, залишається загадкою.
Рослина печінки Treubia pygmaea, що датується 480 мільйонами років, містить мукоромікотні ендофіти. Тут він росте in situ над іншими печінковими містками, на сідлі Раху, Південний острів, Нова Зеландія. Зображення надано Джеффом Дакеттом та Сільвією Прессел (Музей природознавства, Лондон, Великобританія).
Лише нещодавно експерименти показали, що сучасні аналоги цих рослин і грибів дійсно торгують вуглецем на поживні речовини. Дослідники також виявляють, що грибкові партнери більш різноманітні, ніж очікувалося. Партнери відрізняються тим, скільки поживних речовин у ґрунті вони пропонують в обмін на вуглець. І хоча деякі партнерські відносини процвітають у сучасній атмосфері, інші найкраще справляються з вищими рівнями вуглекислого газу. Тому ці висновки можуть допомогти сформувати наше уявлення про давню атмосферу та, можливо, майбутній клімат.
Вуглець для фосфору
Протягом десятиліть дослідники припускали, що ранні наземні рослини співпрацюють з тими самими грибами, які вони найчастіше спостерігають у сучасних рослинах, відомих нині як Glomeromycotina. "Ми називаємо їх" гломами ", - пояснює Кеті Філд, фізіолог рослин з Університету Лідса, Великобританія.
Гриб утворює розгалужені, схожі на дерева структури всередині рослинних клітин і направляє волокна, які розщеплюють ґрунти та висмоктують поживні речовини. Ця здатність, ймовірно, дозволила раннім рослинам, у яких не було власних коренів, колонізувати землю (3). У скам'янілостях деяких найдавніших наземних рослин гриби схожі на вигляд у тісному взаємозв'язку, і до цього дня гломи продовжують асоціюватися з рослинами.
"З точки зору рослини, це свого роду виграшна стратегія, щоб мати можливість спілкуватися з одним або іншим грибковим партнером або двома з них".
—Хрістін Струлу-Деррієн
Щоб дослідити цю теорію раннього партнерства, Філд досліджує, як гриби і рослини взаємодіяли в епоху палеозою, коли рослини зробили стрибок на землю - до їх розповсюдження, змінюючи екосистеми і, можливо, сприяючи підвищенню концентрації кисню в атмосфері. Вона та її колеги вирощують печінкові свічки - найближчий сучасний аналог першим наземним рослинам у камерах розміром з гардероб. Дослідники змінюють рівень вуглекислого газу, щоб імітувати давній клімат. Для виявлення фосфору, який надходить у рослину через гриб, дослідники помістили радіоактивний фосфор у «зону, лише грибком» - заповнені ґрунтом балони з отворами, покритими сіткою, до яких можуть потрапляти дрібні нитки гриба, але частини рослин можуть » т. Для ідентифікації вуглецю, який рослина поділяє з гломом, команда використовує радіоактивний вуглекислий газ.
Філд та її команда показали, що печінкові трави та гломи дійсно торгують фосфором на вуглець. Згідно з їх експериментами, процес відбувається як при концентрації вуглекислого газу 440 частин на мільйон (приблизно еквівалентно сучасній), так і при 1500 частин на мільйон, що панували на Землі 470 мільйонів років тому. Але при 1500 проміле обмін є набагато ефективнішим для заводу; він отримує в 10–100 разів більше фосфору на одиницю вуглецю, ніж при 440 ppm (4).
Робота, опублікована в 2012 році, забезпечила відносно прямі докази мутуалістичного зв'язку між древніми рослинами та грибами, говорить Крістін Струлу-Деррієн, палеоміколог з Музею природознавства в Лондоні, яка не брала участі у дослідженні. Звичайно, експерименти з сучасними рослинами не можуть довести, що предки цих рослин мали однаковий симбіоз тит-тат-тат. "Це найкраще, що ми можемо зробити на даний момент, - каже Філд, - якщо не знайдемо машину часу".
Рослина печінкової рослини Treubia lacunosa має грибкові грудочки (показані тут на скануючій електронній мікрофотографії), які є унікальними для мукоромікотного гриба. Вони зустрічаються в найдавнішому родоводі печінкової залози - Haplomitriopsida. Зображення надано Джеффом Дакеттом та Сільвією Прессел (Музей природознавства, Лондон, Великобританія).