Тайваньскі та японські науковці визначили механізм, за допомогою якого гливи вбивають нематод. Як з'ясувалося, основну роль відіграють сферичні структури на гіфах гриба, які при контакті з ними нематод вивільняють летку речовину, що призводить до смерті м'язових і нервових клітин тварини, паралізуючи її. Дослідження опубліковане в журналі Science Advances.
Гливи. earth.com
Навіщо гливам убивати нематод?
Як відомо, хижаками бувають не лише тварини, а й такі малорухомі організми як рослини, а також гриби. До хижих грибів, тобто які хоча б частково отримують потрібні їм поживні речовини з убитих інших організмів, належить і плеврот черепичастий (Pleurotus ostreatus) — поширений гриб, що його у побуті називають гливою і плодові тіла якого цінуються за свій смак. Його гіфи виробляють токсичну речовину, яка за кілька хвилин контакту з нею паралізує ґрунтових нематод і спричиняє системний некроз нервової і м'язової системи. Відтак гриб запускає у паралізоване тіло жертви гіфи, колонізує його й перетравлює.
Висувалися різні припущення щодо того, як саме глива вбиває нематод, але жодна з них повністю не пояснювала механізм. Та нарешті науковцям Академії Сініка з тайванськими та японськими колегами вдалося розібратися з убивчим грибом, уточнивши його будову.
Що має глива для вбивства нематод?
У своїх дослідах вчені спочатку спричинили у глив тисячі випадкових мутацій, обробивши їх мутагеном або ультрафіолетовим світлом. Вони дивилися, котрі з них втратити здатність вбивати ґрунтових нематод Caenorhabditis elegans, а тоді перевіряли, які мутації за це відповідали. З'ясувалося, у всіх нетоксичних глив мутації призвели до порушення формування на гіфах мікроскопічних сферичних структур токсоцист. Вони дуже крихкі, і розриваються, коли до них торкаються нематоди, а тварину паралізує.
Гіфи гриба з токсоцистами. Ching-Han Lee et al. / Science Advances, 2023
У наступному досліді вчені додали до пробірки, де зростали гіфи гливи, скляні кульки, а тоді протягом кількох секунд трясли пробіркою, щоб зруйнувати кульками токсоцисти. Одразу після цього до пробірки запустили нематод. І хоча ті повзали по культурі глив, але це не спричиняло в них паралічу. Так з'ясувалося, по-перше, що непошкоджені токсоцисти є критично важливими для здатності глив паралізувати нематод, а по-друге, що отруйні речовини, які вивільняють токсоцисти, є леткими сполуками.
Що це за отруйний газ?
Науковці використали газову хроматографію з мас-спектрометрією для визначення основної сполуки, що її вивільняють токсоцисти. Нею виявилася летка органічна речовина 3-октанон, яка присутня в багатьох грибах і рослинах, зокрема фруктах. Коли вчені обробили ним C. elegans, то при концентрації понад 50 відсотків нематод паралізувало, як при контакті з токсоцистами. Імовірно, токсоцисти слугують для накопичення у достатньо високій концентрації 3-октанону, який у менших кількостях не має такої токсичної дії.
3-октанон спрацював і з трьома іншими видами ґрунтових нематод (Rhabditis rainai, Oscheius mtriophila і Pelodera teres), вказуючи на широкий спектр дії сполуки. Власне, речовина спричинила порушення цілісності клітинної мембрани і масивне надходження до мітохондрій клітин м'язової і нервової систем кальцію. Це убивало клітини, починаючи з голови й рухаючись до заднього кінця тіла.
А. Поступове відмирання клітин нематоди після контакту з токсоцистами. В. Ефект через 20 хвилин після контакту з однією токсоцистою (зліва) і багатьма (справа). Ching-Han Lee et al. / Science Advances, 2023
Можливо, живлячись нематодами, гливи покривають потребу в азоті, який недоотримують при зростанні на мертвій, гнилій деревині. Або ж це, у першу чергу, захисний механізм проти нематод, які можуть пошкоджувати гіфи гриба. У будь-якому разі, можливо, вдасться пристосувати глив для боротьби з нематодами, що пошкоджують культурні рослини.