Александр Гордон - Диалоги (сентябрь 2003 г.)
Елена Феофилова: То есть второе место в мире.
Ю.Д. Да. И, пожалуй, наиболее четкое определение, которое позволяет отделить грибы от не грибов, вот какое. Грибы – это эукориотные организмы, то есть организмы, имеющие ядра, но которые, во-первых, гетеротрофы, то есть не способны самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических, и которые, во-вторых, питаются осмотрофно, то есть питаются исключительно всасыванием из окружающей среды. То есть, грибы – это всасывальщики.
Так вот, такой тип питания наложил совершенно определенные особенности на строение и поведение грибов, в отличие от всех других организмов. Прежде всего, для того чтобы всасывать всем телом, надо чтобы это тело было максимально погружено в субстрат. Поэтому жизненная форма грибов, то есть тот морфологический тип их тела, который присущ большинству грибов, – это сильно разветвленные нити. Это грибницы, или мицелии, которые максимально оккупируют субстрат. Причем этим субстратом может быть почва, пораженное растение или даже какое-то пораженное животное, но главное – максимально оккупировать субстрат.
Во-вторых, очень интересно еще вот что. Поскольку грибы питаются готовыми органическими веществами, а они, скажем, в растениях или других субстратах представлены полимерными формами, то есть очень высокомолекулярными формами, которые через мембраны, конечно, не проходят, то необходимо их предварительно расщепить. Поэтому грибы выделяют в окружающую среду очень мощные гидролитические ферменты, ферменты диаполимеразы, разрушающие полимеры. И тем самым происходит расщепление белков.
А.Г. Получается внешнее пищеварение.
Ю.Д. Да, это наружное пищеварение. Если в кишке, скажем, пищеварительные ферменты выделяются в просвет кишечника, то в грибной гифе они выделяются наружно. То есть, гифу можно представить как вывернутую наизнанку кишку. Здесь на картинке, кстати, показано, что по этому признаку организмы разделяются на три больших группы или царства. Сейчас этих царств уже значительно больше.
Е.Ф. Шесть.
Ю.Д. Ой, и не шесть, а даже больше. Фототрофы, организмы, которые фотосинтезируют органику, растительно-подобные организмы; зоотрофы, которые заглатывают – это животно-подобные; и осмотрофы, всасывальщики – это грибы.
Кстати сказать, чрезвычайно интересное свойство грибов – выделение мощных ферментов наружу, оно очень широко используется сейчас в биотехнологиях. Скажем, единственные организмы, которые разрушают лигноцеллюлозный комплекс, то есть то, из чего построены клеточные стенки растений, это фактически древесина, – это грибы. Если б не было грибов, то лес бы до макушек был покрыт сломанными ветками, которые бы не разлагались. И сейчас очень широко применяются биотехнологии, при которых грибы используются в целлюлозно-бумажной промышленности для разрушения лигнина. Это самый стойкий природный полимер, другие организмы его разрушить не могут. Есть предположение, кстати, что использование грибов в бумажной промышленности в ближайшие 10 лет вырастет во много раз.
И, наконец, еще одно свойство, которое тоже связано с особенностями питания грибов. Для того чтобы поглощать вещества внутрь, нужно иметь очень высокое тургорное давление в клетке, чтобы шло…
А.Г. Чтобы насос работал.
Ю.Д. Да, чтобы насос работал. Многие слышали или видели, как шампиньоны при росте плодового тела взрывают асфальт, то есть у них – мощное давление, которое это позволяет.
Второй момент: что это за организмы, которые питаются осмотрофно и сколько их? Вы сказали, что сейчас описана где-то одна двадцатая часть грибов. Так предполагается, это, естественно, неточные цифры. Но дело в том, что, во-первых, имеется масса субстратов, на которых грибы практически только начали описываться. Например, морские грибы. Их чрезвычайно трудно выделять, их выделяют на приманочки, то есть кидают субстрат, который может обрасти грибом, и предполагается, что число морских грибов во много раз больше того, что сейчас известно. Грибы тропических лесов. Это огромные территории, которые недостаточно исследованы биологами, особенно микологами. Грибы все-таки это не деревья или трава – это чрезвычайно мелкие организмы, которые требуют микроскопических исследований и тому подобного. И соотношение числа грибов в развитых странах умеренного климата и развивающихся тропических странах показывает, что там просто неисчерпаемое еще количество неописанных видов.
Кроме того, сейчас показано очень много видов-близнецов, то есть грибов, которые морфологически не отличаются друг от друга, но которые имеют генетические барьеры, не позволяющие обмен генов между этими популяциями, то есть они репродуктивно изолированы друг от друга и являются отдельными биологическими видами. Например, всем известный осенний опенок, который собирают осенью. Мы все знаем, что это очень полиморфный вид, есть сосновый, березовый опенок. С помощью скрещивания мы, у нас в лаборатории, описали четыре вида этого опенка. Во всем мире описано уже больше десяти видов. А раньше они описывались как один вид. И сейчас есть огромная масса грибов, которые образуют на самом деле не один морфологический вид, а много биологических видов. На этом, собственно говоря, основаны утверждения, что полное описание грибной биоты еще ждет своего часа. Это тот момент, который связан с особенностями грибов и с их численностью.
Второй момент, который очень важен, заключается в том, что грибы исторически были очень тесно связаны с растениями. То есть, считают, что грибы вышли на сушу под покровом растительной ткани, как симбионты и паразиты растений, скажем, водорослей. С другой стороны, сейчас это уже однозначно установлено, что важнейшим приобретением, которое позволило водорослям, живущим в мелководных озерах, выйти на сушу, иррадиировать и дать такой гигантский эволюционный всплеск, приведший к гигантскому разнообразию высших растений, был симбиоз с грибами.
Грибы-симбионты (прежде всего микроизобразующие грибы, которые живут частично в корнях растения, а частично их мицелий выходит наружу) обеспечивают, во-первых, большее пространство освоения питательных веществ в почве. Поэтому в более бедных почвах они позволяют добывать питательные вещества. Во-вторых, они превращают труднодоступные питательные вещества, которые находятся в почве в нерастворимых или плохо растворимых соединениях, в такую форму, которая легче усваивается растениям. В-третьих, они защищают растения, есть целая масса механизмов этой защиты, от потенциальных патогенов, от патогенных почвенных микроорганизмов. То есть, то, что, скажем, на каких-нибудь каменистых или горных почвах живут вересковые растения, происходит только благодаря вересковой микоризе. И это чрезвычайно важная связь.
Вторая связь грибов с растениями – это эндофиты. Это вообще новая группа организмов, которая сказочно интересна, потому что это грибы, которые живут внутри растений и никак не сказываются на их внешнем виде. Больше того, они выделяют фитогормоны и активизируют вегетативный рост этой наземной массы. Они, оказывается, повышают устойчивость к стрессам, скажем, к засухе. Мы в позапрошлом году не находили их, а в прошлом сухом году мы их нашли массу внутри злаков. И главное, что они родственники спорыньевых грибов, которые вызывают отравление людей и скота, они выделяют алкалоиды чрезвычайно токсичные для животных. Поэтому растения, в которых живут эти эндофиты, устойчивы к насекомым, насекомые просто уходят от них. С другой стороны, они вызывают массовое отравление скота пастбищными травами. Поэтому возникла серьезная проблема с этими самыми кормами. И это тоже стимулировало их изучение. А с еще одной стороны, скажем, для газонного травосеяния – это просто находка, потому что они очень сильно кустятся, устойчивы к болезням, к вредителям, снижается их цветение, то есть получается прекрасный газончик. Сейчас есть фирмы за рубежом, которые специально заражают ими растения. То есть, эндофиты как какие-то рэкетиры дают «крышу» растениям. Они, конечно, питаются продуктами фотосинтеза растений, но в то же время защищают их от каких-то других возможных организмов-нахлебников.
Ну, и наконец, болезни растений. Самые страшные болезни растений – это грибные болезни растений. В истории были страшные эпидемии таких болезней. Скажем, эпидемия фитофторы, которая была в Ирландии и вообще во всей Западной Европе 150 лет назад. Эту эпидемию привезли из Америки с зараженными клубнями и другим материалом. Два неурожайных года привели к тому, что из четырех миллионов населения Ирландии миллион погиб, а полтора миллиона эмигрировало в Америку, то есть практически населения почти не осталось. Страшная вещь. А 2 миллиона человек погибло во время второй мировой войны в Бенгалии, это нынешняя Восточная Индия и Бангладеш, где было очень густое население, которое питалось исключительно рисом. Там одно из заболеваний риса вызвало страшное падение урожая, а во время войны англичане помочь не могли – они были заняты другими проблемами, и поэтому за один год погибло 2 миллиона, умерло от этой страшной болезни. Таких страшных примеров не много, но они есть.
