Знание-сила, 2009 № 08 (986) - Журнал «Знание-сила»
Итак, грибы живут в своеобразном союзе с совершенно иначе устроенными организмами — растениями.
Это нам, царям природы, с высоты нашего положения кажется, что в сближении гриба и дерева нет ничего неестественного. На деле же разница между ними так велика, что в мире людей ничуть не страннее смотрелся бы фиктивный брак менеджера О* и розы (цветка, конечно), скрепленный штампом в паспорте. Между тем грибы и деревья еще и ведут совместное хозяйство (семейное!). Грибы снабжают своих партнеров питательными веществами, растворенными в воде, — прежде всего фосфатами. Дар прибирается с радостью, ведь тем тяжко самим выискивать подобную пищу. Расплачиваются же они с грибами углеводами — растения в большом количестве производят их путем фотосинтеза.
Идеальные взаимовыгодные отношения для обоих членов этого семейного клана! Прочнее их союза, по биологическим меркам, мало что и упомнишь, если не заглядывать в мир микробов. Этот симбиоз длится уже 460 миллионов лет, как показали недавние исследования, проведенные в тропических лесах на юге Эквадора.
Там, в расселинах древних пород (их возраст как раз и указан выше), были обнаружены споры печеночных мхов и грибов, образующих с ними союз. Эти мхи состоят в близком родстве с некоторыми видами пресноводных водорослей, которые произрастают неподалеку от берега. Очевидно, растения спорами переправились на примыкавшую к рекам и озерам твердь, а там их уже дожидались новые сообщники — грибы. В «антанте» с ними растения и взялись осаждать неприступную пустыню, которая звалась «сушей». Находка, сделанная в Эквадоре, подкрепила эту гипотезу.
В последующие миллионы лет союз грибов и растений стал доминировать. Триумфальное шествие последних по планете сопровождалось таким же победным продвижением грибов.
Оплетая корни деревьев, буквально срастаясь с ними, нити грибницы (гифы) образуют, говоря научным языком, микоризу (дословно «грибокорень»). Чем плотнее свили грибы свою подземную сеть, тем проще растениям. Как мы не можем жить без злаков, овощей и плодов, так деревья или кусты зачахнут, вздумай мы разгрести клубок волоконцев, опутавший их корневища!
Эти нити, между прочим, так миниатюрны, что их даже не увидеть невооруженным глазом. Но будьте уверены: копнув пласт у комля и взяв в руки горсть рыхлой земли, вы держите целую пригоршню гифов. В одном же кубическом метре почвы их наберется столько, что, если вытянуть эти тончайшие волоски диаметром от 2 до 30 микрометров в одну-единственную нить, ее длина достигнет 20 тысяч километров. Подземная грибница, словно невидимый крот, перекапывает весь грунт вдоль и поперек, проникая в каждый комочек земли, разламывая его, — все в поисках веществ, до которых она жадна. Кроме того, она растворяет фосфор и азот, содержащийся в органике, например, в опавшей листве, помогая дереву усваивать их.
Поверхность земли — словно грань зеркала. Внизу — буйство жизни, целым лесом переплелись нити, выпущенные грибами, и вверху — над этим «зеркалом» — тоже жизнь распустилась пышным цветом, образовав настоящие заросли. Как отозвался один из журналистов, «микориза — это подземная сверхдержава!». Или можно прибегнуть к другому сравнению: это — протяженная подземная система трубопроводов, по которой постоянно перекачиваются питательные вещества. Растения, в том числе деревья, буквально присасываются к этим «трубам» — и тем сыты! Между отдельными растениями, обступившими «трубы», устанавливаются те же доверительные отношения, что и между членами какой-нибудь задруги или общины: сильные помогают слабым, подкармливают их. В этом мире установилась, скорее, не система капитализма, а социал-демократия. Например, всходы растений могли бы даже не выбраться на свет Божий, если бы не подпитывались от этих «труб», по которым циркулирует пища. Только когда всходы проклюнутся, их ткани начнут сами вырабатывать углеводы. «Лесной биоценоз благодаря связям через микоризу можно сравнить с единым организмом», — отмечает на страницах журнала «Природа» российский биолог Юрий Дьяков.
Микориза оплетает проросшее семя орхидеи
Корни хвойного дерева, заключенные в «чехол» из микоризы
На территориях, зараженных тяжелыми металлами, — промышленных пустошах (в наши дни их становится все больше) — деревья вообще могут нормально развиваться только в симбиозе с некоторыми видами грибов. Без них они просто чахнут, задыхаются. Микроскопические ветвящиеся нити грибницы буквально выцеживают из почвы ядовитые вещества. Эти нити становятся фильтрами, не давая своим «питомцам» пропитаться кадмием или цинком, ртутью или свинцом.
Итак, картина распределения питательных веществ в почве выглядит сложнее, чем полагали прежде. В принципе любой гриб, образующий микоризу, может заключить выгодный для обоих союз практически со всяким растением. Однако за миллионы лет эволюции возникли некоторые особенно успешные симбиотические пары.
Канадский биолог Джон Клайрономос в своей теплице пробовал принудительно сводить вместе грибы и растения, которые в естественных условиях не ладят друг с другом. Их «холодная война» продолжалась даже, когда им некуда было деваться — когда их оставили наедине. Грибы прекращали подкармливать не полюбившиеся им растения минеральными веществами. А вот углеводы они исправно забирали из растительной ткани. Когда же ученый выращивал вместе грибы и растения, издавна дружившие между собой, это был настоящий «брак по любви»: грибы буквально осыпали своих избранников фосфором и азотом.
Вероятно, любовью и ненавистью в мире растений и грибов правят определенные биохимические сигналы. Ряд исследовательских групп в разных странах мира пытается «подслушать» молекулярные разговоры этих партнеров. Ведь с помощью особых сигнальных молекул можно обеспечить растениям внимание со стороны грибов. И это позволит повысить урожайность важнейших полевых культур.
Подобные планы диктуют людям меняющиеся условия их обитания. Почти четверть пахотных земель на планете находится под угрозой. Знаки беды: эрозия, засоление почвы, опустынивание. Уже через несколько десятилетий, прогнозируют эксперты, сельскохозяйственное производство достигнет такого размаха, что растениям не будет хватать питательных веществ, будь то добываемых ими в земле, будь то содержащихся в минеральных удобрениях. Рис, кукуруза и пр. и пр. станут бороться за каждый миллиграмм фосфатов или нитратов. В выигрыше окажутся те, кто научится манипулировать ростом зерновых, используя естественных помощников — грибы.
Разветвленная грибница, снабжающая растения нужными им питательными веществами, позволит злакам, например, выдержать время засухи. Лабораторные эксперименты показывают, что в этот период растения без помощи грибов почти не получают фосфор, даже если почва пропитана им. Кроме того, в
