Свойства грибов мало изучены, хотя они играют огромную роль в биосфере. Грибы похожи на растения, но они во многом сходны с животным миром. Одной из проблем сельского хозяйства является поражение культурных растений грибами. Таким грибковым поражением является фитофлора, которая заставляет подмосковных дачников снимать помидоры зелеными.
О биологическом разнообразии грибов и о том, что сближает грибы с животными, рассказывает профессор, доктор биологических наук, заведующий кафедрой микологии и альгологии биологического факультета МГУ Юрий Дьяков.
– Что такое грибы?
– Когда любознательные грибники находят в лесу какие-то удивительные по форме организмы, типа земляной звездочки или веселки, которые в общем не имеют типичную для грибов форму, они несут их к нам, а не к другим специалистам. То есть им понятно, как грибы отличаются от негрибов. Но чем подробнее и глубже смотришь, тем менее ясно, что такое грибы. И есть такое определение: грибы – это эукариотные организмы (то есть организмы, имеющие клеточное ядро), которые питается исключительно соматрофно – то есть не создают, а всасывают питательные вещества всем телом.
Грибы в отличие от растений не способны к фотосинтезу, к созданию органического вещества из неорганического, им нужны в окружающей среде органические соединения. Но они их поглощают не как животные, имеющие специальные ротовые органы, пищеварительный тракт и так далее, а всем своим телом. Этот способ питания наложил особенности на все - на морфологию, биологию, биохимию грибов. У большинства грибов тело их - это сильно разветвленные нити – грибница. Таким способом лучше всего всасывать питательные вещества.
Вторая особенность, что у грибов очень мощные гидролитические ферменты, которые разрушают сложные полимеры, такие как белки, как полисахариды, липиды и другие на отдельные строительные кирпичики – мономеры, которые могут проходить через покровы гриба. Для этого нужны очень мощные ферменты, которые выделяются в окружающую среду. Грибы в биотехнологии используются для получения ферментов, которые расщепляют органические соединения. По своей структуре грибное тело – это, можно сказать, вывернутый наизнанку кишечник, потому что кишечник выделяет ферменты внутрь, и они расщепляют пищу, а грибы выделяют ферменты наружу.
Еще одна особенность, связанная с тем, что для того, чтобы это все всасывать, нужно очень мощное давление. То есть грибная мицелия – это насос, который развивает огромное давление, позволяющие эти растворы в себя вгонять. Скажем, плодовые тела шампиньонов пробивают асфальт.
Другая особенность, это органы, несущие споры. У грибов они поднимаются всегда над субстратом. То, что в народе называется грибы – это как раз структуры, в которых формируются споры.
– Мы обычно называем грибами только часть гриба, его плодовое тело?
– Только орган размножения. Если вы вырываете гриб с участком почвы, то видно, что на нем светлые нити грибниц. Это и есть сам гриб.
– К чему же ближе грибы к животным или растениям?
– Когда Линней создавал свою систему, принципы которой до сих пор общеприняты, и которые молекулярные и генные систематики сегодня стараются пересмотреть, он не знал куда поместить грибы. Он свалил все, что непонятно, в одну кучу, в том числе и грибы, и назвал это – хаос. Сейчас с помощью этих методов, которые позволяют определить генетическое родство организма, то есть анализ не фенотипических признаков, а генома, удалось показать, что грибы – это не единая группа. Грибы состоят, по крайней мере, из трех независимых, совершенно разных эволюционирующих линий. Одна линия – это настоящие грибы. Вторая группа – очень близкая, очень родственная с желто-буроокрашенными водорослями, имеющими хлорофилл С. И третья группа это очень близкие к животным, так называемые миксомицеты, которые как амебы ползают и вообще они не только всасывают, но могут и поглощать с помощью мембранного пузырька целые частицы. Они называются слизевики.
– Действительно ли так велика роль грибов в природе и в круговороте веществ?
– В природе роль грибов двояка. Прежде всего у них имеется уникальный набор ферментов, разрушающих чрезвычайно стойкие биополимеры, такие как целлюлоза и лигнин. По содержанию углерода целлюлоза и лигнин – это два полимера, которые находятся на первом месте среди всех других. Причем они запасаются в древесине, в болотах, в почве.
Целлюлозу способны кроме грибов разрушать также бактерии, живущие в кишечнике жвачных животных, бактерии, которые используются для мочки льна. Но лигнин, этот стойкий полимер, состоящий из конденсированных ароматических колец - это невероятно стойкое вещество, которое кроме грибов не разрушает никто. Он входит в состав древесины, в древесине это он по массе уступает только целлюлозе – клетчатке. А по содержанию углерода даже превосходит клетчатку. При работе целлюлозно-бумажной промышленности вырабатываются отходы лигнина – целые терриконы, и непонятно что с ним делать. Он ядовитый. И сейчас с помощью грибных ферментов эту проблему пытаются решать. Есть очень много биотехнологий, много людей этим делом занимаются. Здесь грибы могут быть полезны.
Но в силу того, что грибы мощные разнообразные ферменты, они являются мощными разрушителями, прежде всего изделий из дерева. Грибы поражают все деревянные строения и деревянные шпалы. Скажем, сейчас тяжелая проблема с прекрасным собором в Кижах, который фактически разрушается и есть много разных программ, как его нужно спасать, но тем не менее.
– Собор в Кижах нужно спасать от грибов?
– Предлагаются разные варианты, вплоть до полной переборки собора. От грибов страдают старинные рукописи. И важнейшая проблема связана с тем, что грибы являются возбудителями многих болезней растений как дикорастущих, так и сельскохозяйственных.
– Расскажите подробнее о болезнях растений вызываемых грибами.
– Грибные эпидемии иногда влияли на судьбы целых народов. В Ирландии после жесточайшей эпидемии фитофторы в течение двух лет погибал весь урожай картофеля. А Ирландии XIX века у 40% населения половину пищевого рациона составлял именно картофель. Поэтому огромное количество ирландцев погибло от голода, а около полутора миллионов эмигрировало в Америку.
– С фитофторой сталкиваются все подмосковные дачники.
– Фитофтора паразитирует на пасленовых растениях - на картошке, на помидорах. Этот гриб появился на картофеле в середине XIX века, а на помидорах примерно лет на 50 позже. Сейчас он приносит вред томатам не меньший, чем картофелю. И все собирают в Подмосковье зеленые помидоры, потому что иначе они сгниют. Еще говорят в народе: как туман упадет, так он вызывает повреждения. Здесь путают причину и следствие. Этот гриб имеет зооспоры, которые должны плавать в воде, поэтому, когда повышается влажность, он интенсивно размножается. Когда перепады ночных и дневных температур, роса, туманы, тогда идет массовое заражение.