Gelbėtojai ir žudikai: kaip grybai pakeitė gyvenimą planetoje

Augalai ar gyvūnai?

Grybai — unikalūs gyvi organizmai, turintys tiek augalų, tiek gyvūnų savybių. Būtent dėl to netgi Karlo Linėjaus laikais mokslininkai nežinojo, kam juos priskirti. Tuo metu buvo populiarus lotyniškas posakis Fungorum ordo chaos est („Grybų karalystė yra chaosas“).

1729 metais italų botanikas ir mikologas [1] Pier Antonio Micheli atliko svarbų atradimą. Kartą vakare jis ant biliardo stalo jis paliko ūmėdės kepurėlę, o ryte pastebėjo nuo jos centro einančias baltas juosteles — smulkias grybų „sėklas“. Nuo tada tapo aišku, kad vaisiakūnis (kotelis ir kepurėlė) yra grybienos dauginimosi organai. Po to grybai imti lyginti su papartiniais, samanomis ir kitais organizmais, kurie dauginasi sporomis, o ne sėklomis, kaip aukštesnieji augalai.

XX amžiuje atsiradus molekulinei ir biocheminei analizei, mikologai apie grybus sužinojo kur kas daugiau. Paaiškėjo, kad išoriškai grybai dažnai panašūs į žemesnius augalus, o jų vidinė sudėtis ir ląstelių struktūra bei turimos organelos daro juos panašesnius į gyvūnus.

Pavyzdžiui, grybo ląstelių apvalkalas kietas, kaip augalų, tačiau yra iš citozano — labai panašios į chitiną medžiagos. Iš chitino sudaryti krevečių ir vabzdžių kiautai.

Taip visai neseniai, antroje XX amžiaus pusėje, buvo „demaskuota“ garsioji fitoftora — pikčiausias bulvių ir pomidorų priešas. Paaiškėjo, kad tai nėra grybas, kaip buvo ilgai manoma. Fitoftorų ir kitų milžiniškos oomicetų grupės atstovų ląstelių sienelės ne iš chitino, o iš celiuliozės. Lyginamoji DNR analizė parodė: tai seni parazitiniai dumbliai, kurie persikėlė į sausumą ir tapo itin panašūs į parazitinius grybus.

Grybai turi dar vieną įdomią ypatybę. Iš vienos pusės, grybai — eukariotiniai miceliniai organizmai, kurie maitinasi osmoso būdu, tai yra, maistines medžiagas įsiurbia kaip augalai. Tačiau patys maisto gamintis iš šviesos, vandens ir mineralų jie negali, o gauna jį iš aplinkos, kaip gyvūnai, taigi, yra heterotrofai. Kai kurie grybai naudoja bet kokių pūvančių organinių medžiagų likučius ir ėda netgi tai, nuo ko bakterijos nusuka nosį.

Michailas Višnevskis, biologijos mokslų kandidatas, mikologas, natūralistas ir mokslo populiarintojas

„Jei panagrinėtume visą genotipą, tai grybai kur kas artimesni gyvūnams, nei augalams. Ir čia norisi pasveikinti vegetarus, kurie taip negalvoja. Žmogaus ir vidutinio grybo (vidutinio grybų DNR rinkinio) DNR yra bendra ~70%. Tad, sakydamas, kad Leninas yra grybas (populiarus televizinis siužetas–mistifikacija), Sergejus Kuriochinas melavo tik 30%“

Dabar mokslininkai linkę manyti, kad grybų ir gyvūnų protėvis buvo bendras. Manoma, kad atsiskyrimas įvyko prieš maždaug 2,5 milijardo metų. Grynai moksliškai, tai ilgas laikas, bet kol kas nėra vieningos nuomonės, kada konkrečiai atmosfera prisipildė deguonimi, o eukariotai pakeitė prokariotus.

Užtai tiksliai žinome, kad visi grybai — aerobiniai padarai, tai yra, jiems išgyventi būtinas deguonis. Tiesa, kai kuriems jo užtenka visai mažai, pavyzdžiui chitridiomikotams, gyvenantiems atrajojančių gyvūnų (karvių, kupranugarių, elnių) skrandyje ir padeda jiems suvirškinti daug ląstelienos turinį maistą.

Iki praėjusio amžiaus aštunto dešimtmečio jau tapo aišku, kad grybai nepanašūs į ką nors kita: su specifinė struktūra, įdomus maitinimasis, dauginimasis ir metabolizmas. Dėl to jie buvo išskirti į atskirą biologinių rūšių kategoriją ir jiems priskirtas karalystės rangas.

Nuo vienaląsčių micelių iki gigantiškų grybienų

Grybai — senoviniai padarai, pagrindinės jų grupės susidarė daugiau nei prieš 800 milijonų metų. Tai yra, dinozaurų epochoje jau buvo galima kuo puikiausiai grybauti.

Grybų, kaip ir vabzdžių rūšių labai daug — keli milijonai. Jie gyvena ir giliuose požemiuose, ir gėlame bei sūriame vandenyje, ir aukštuosiuose atmosferos sluoksniuose.

Grybo organizmo sudėtingumą lemia micelis (grybiena) — vegetatyvinis grybo kūnas iš labai plonų persipynusių gijų. Itin paprastas vienaląstis micelis — mielės, kurios, nepaisant to, yra aukšliagrybūnų evoliucijos viršūnė

Įprasti pelėsiai irgi yra gan paprasta forma, tačiau tai nereiškia, kad tai ne visai grybai. Kažkuriuo metu šie miceliai nusprendė daugiau niekuomet neleisti jokių vaisiakūnių: kepurėlių, kotų ar panašių struktūrų, nepaisant išvaizdos. Jie taip prisitaikė prie aplinkos, kad sporos susidaro arba tiesiogiai ant micelio, arba ant ypatingų išaugų — bazidijų ir konidijakočių. Neįnoringi pelėsiai paplitę visur: naikina derlių, kenkia maisto sandėliams, puikiausiai gyvena paveiksluose ir pabėgiuose. Yra pasitaikę, kai dėl pelėsių kuro bakuose krito lėktuvai.

Kai kurie grybai gali judėti. Pavyzdžiui, chitridiomikotai — maži rutuliukai su uodegėle, panašūs į spermatozoidus ir gyvenantys visų atrajojančių gyvūnų sudėtingų virškinimo sistemų struktūrose. Tačiau dauguma tokių mikroskopinių grybų gyvena vandenynuose. Ir milijonai savo atradimo laukiančių grybų, yra būtent jūriniai vienaląsčiai dumblių ir vėžiagyvių grybai-simbiontai arba parazitai.

Mes labiau pripratę prie vadinamųjų aukštesniųjų grybų atstovų — askomicetų (aukšliagrybių) ir bazidiomicetų. Aukšliagrybiams visų pirma priskirtini briedžiukai, triufeliai, įvairiausi sodo ir daržo augalų parazitai, tarp kurių ir pavojingas haliucinogenas – skalsės. Papėdgrybiai — visi tie, kuriuos miške renka grybautojai: kelmučiai, raudonviršiai, voveraitės, pinteniai ir kiti.

Grybų įvairovę aprašyti praktiškai neįmanoma: yra visų spalvų ir dydžių, šaudančių, augančių centimetro per sekundę greičiu. Pietryčių Azijoje augančių gigantiškų pintenių vaisiakūniai gali būti kelių metrų dydžio ir sverti šimtus kilogramų.

Ir netgi didžiausias pasaulyje organizmas yra ne mėlynasis banginis, o tamsiojo kelmučio (Armillaria ostoyae) grybiena, auganti Malheuro nacionaliniame draustinyje Oregono valstijoje JAV. Jis užima daugiau, nei 770 hektarų, o amžius gali viršyti 8000 metų [2].

Grybai lemia visos žemės biosferos egzistavimą ir funkcionavimą

Grybai pradėjo šiuolaikinę biosferą: būtent jie padėjo pirmiesiems augalams išlipti į sausumą, sudarydami su jais patikimas simbiotines struktūras.

Vandenyje iš pradžių augę augalai neturėjo šaknų (tik silpnas dumblių šaknines struktūras — rizoidus), dėl to jie negalėjo įsitvirtinti grunto paviršiuje ir nemokėjo įsiurbti maistingų medžiagų. Šių funkcijų ėmėsi grybai. Būtiną tvirtumą rizoidams suteikė grybų chitinas — labai tvirta struktūra.

O kai pirmieji augalai sausumoje ėmė ėmė žūti ir pūti, atsirado grybai saprotrofai, padėję atsirasti dirvai. Toliau ši sausumos biota sudėtingėjo: grybai, simbiotiškai su cianobakterijomis sudarę kerpes, pasidalino jomis ir su augalais, o šie su simbiotinėmis bakterijomis išmoko tiesiogiai fiksuoti azotą. Taip prasidėjo azotofiksacijos epocha.

Dabar grybų yra visur, jie natūraliai prasiskverbė į visas ekologines nišas. Be to, tai yra vieninteliai planetos organizmai, galintys perdirbti ligniną — žievėje ir medienoje esančią medžiagą. Ligninas — sudėtingas ir labai atsparus polimeras, ir jeigu jis nebūtų skaidomas, per 10 metų miškai žūtų nuo šviesos stokos: tiesiog užsiverstų mirusiais stiebais ir nukritusiomis šakomis.

Visi augalai ir gyvūnai vienaip ar kitais sąveikauja su grybais. Pavyzdžiui, visi pagrindiniai miško medžiai — ąžuolai, eglės, pušys, beržai, uosiai — neaugtų be savo simbiotinių grybų. Dažnai grybai padeda pasisavinti mineralines medžiagas iš dirvos ir saugo medžius nuo ligas sukeliančių mikrobų, o mainais gauna organines medžiagas (baltymus, cukrus).

Kartais simbiotiniai grybai gyvena augalų viduje. Dažniausiai tai yra vienaląsčiai organizmai, pasiskirstantys po įvairius audinius ir sistemas, kur sintezuoja sudėtingas biochemines medžiagas ir tiekia vitaminus bei aminorūgštis.

Kartais tokia partnerystė būna naudinga tik vienai pusei. Pavyzdžiui, anksčiau manyta, kad kerpės — visavertė simbiotinė grybo ir dumblio sąjunga, kur dumblis tiekia deguonį grybui, o savo ruožtu grybas tiekia cukrus ir kitas maistines medžiagas. Dabar paaiškėjo, kad dumblis puikiausiai galėtų gyventi vienas, o štai grybas jo — ne. Tačiau tokių atvejų nedaug.

Daugelis vabzdžių, visų pirma, plėviasparniai, labai stipriai priklauso nuo grybų. Pavyzdžiui, termitai suryja neįtikėtinai daug medienos, tačiau žarnyne ją suvirškina būtent grybai-simbiontai.

Galima sakyti, kad grybai sukūrė dabartinę biosferą ir lemia jos egzistavimą bei funkcionavimą.

Tęsinys kitame puslapyje: