Tuskógombák titkai: magyar felfedezések a világ legnagyobb szárazföldi élőlényeiről

Ha az őszi hónapokban az erdőt járjuk, jó eséllyel találkozunk a gyűrűs tuskógomba (Armillaria mellea) népes csoportjaival. Ami azonban a kirándulóknak és a gombászoknak kellemes látvány, az erdészeknek komoly probléma, hiszen az Armillaria-fajok az északi mérsékelt égöv legjelentősebb erdőpusztítói közé tartoznak. Amellett, hogy rendkívül rafinált kémiai trükkökkel próbálnak hozzájutni a fák értékes szerves anyagaihoz, van egy különleges fegyverük is: rizomorfokkal, vagyis gombafonalakból összeálló gyökérszerű nyúlványokkal kutatnak új táplálékforrások után. A rizomorfok hatalmas területeket képesek behálózni – olyannyira, hogy a világ ma ismert legnagyobb kiterjedésű szárazföldi élő szervezete egy oregoni Armillaria-egyed, amely csaknem 10 négyzetkilométeren terül el.

Az Armillaria-fajok az északi mérsékelt égöv legjelentősebb erdőpusztítói közé tartoznak Forrás: Flickr/Ian Worsley

Gazdag genetikai fegyvertár

Az MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpontban dolgozó Nagy László és kutatótársai, a Soproni Egyetemmel együttműködésben (Sipos György vezetésével) négy Armillaria-faj – köztük a korábban említett gyűrűs tuskógomba – örökítőanyagát vizsgálták, hogy tisztább képet kapjanak arról, mi húzódhat meg e gombafajok rendkívüli sikerességének hátterében. A Nature Ecology & Evolutionben most megjelent A publikáció itt érhető elcikkükben e négy faj genomját 22 másik gombafajéval hasonlították össze, és izgalmas eredményekre jutottak.

Az Armillaria-fajok a fehérkorhasztó gombák közé tartoznak, vagyis képesek a növényi sejtfal minden komponensét – a cellulózt, a hemicellulózt és a lignint – bontani. Emellett gyakran azzal tudnak versenyelőnybe kerülni más gombákkal szemben, hogy az élő fákat is megtámadják, ügyesen kicselezve védekezési rendszerüket.

A kutatásból kiderült, hogy az evolúció során az efféle folyamatokért felelős gének e gombafajok örökítőanyagában egyre több és több példányban jelentek meg, vagyis látszik, hogy a gomba az evolúció során „ráakadt” néhány hatékony eszközre, és ezeket érdemes volt mind nagyobb mértékben, illetve mind többféle változatban felhasználni. Az élő fák megtámadásában kulcsszerepet játszó gének és enzimek megismerése később akár védekezési lehetőséget is adhat az erdészek kezébe.

Petri-csészében növekvő rizomorfok Forrás: MTA SZBK

Ősi eszköz új szerepben

A kutatók talán még érdekesebb felismerésre bukkantak, amikor feltárták a rizomorfok fejlődésének genetikai hátterét. E 2-3 mm átmérőjű, kötélszerű nyúlványokról érdemes tudni, hogy nem egyszerűen csak véletlenszerűen összefonódó gombafonalak kötegei. Ha keresztben elvágjuk őket, szabályos szerkezet tűnik elő – sejtjeik egy központi üreg köré rendeződnek, és e sejtek szerepe is eltér a helyzetüktől függően. Amit itt látunk, az nem más, mint a komplex soksejtűség – egy olyan evolúciós vívmány, mely a földi élet fejlődése során csak néhány alkalommal bukkant fel. Komplex soksejtűség nélkül a sejtek nem alkothatnának különböző funkciójú, a nagy egész érdekében együttműködő szöveteket, így a legtöbb általunk ismert élőlény sem létezhetne.

A gombák világában a sejtek együtteseinek komplexitása igen széles skálán mozog – a spórából növekedni kezdő gombafonalak egyszerű szerkezetűek, a jól ismert kalapos gombák termőtestei viszont összetett szöveti struktúrát mutatnak. Kérdés, hogy honnan ered a rizomorfok szerkezetének komplexitása? Teljesen újszerű jelenség, vagy valahol már felbukkant a gombákban?

Nagy László és kutatótársainak mostani eredménye szerint a háttérben ugyanaz az ősi genetikai eszköztár áll, amely a termőtest szerkezetének kialakításában is szerepet játszik. Vagyis ellentétben az uralkodó nézettel, a rizomorfok kialakulásának hátterében nem új gének állnak, hanem a már meglevő gének szabályozása változott meg ún. génregulációs hálózatok újrahuzalozása révén. Ez a felismerés pedig nemcsak az Armillaria-fajok rendkívüli terjedési képességeit segíthet megmagyarázni, de sokat elárulhat a termőtestek kialakulásának mechanizmusáról, sőt általában a komplex soksejtűség eredetéről is.

Nagy László (jobb szélen) és az MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpontban működő kutatócsoportjának tagjai Forrás: MTA SZBK

A teljes kutatást az MTA SZBK „Lendület” Gomba Genomika és Evolúció Kutatócsoport koordinálta Nagy László vezetésével, együttműködésben a Soproni Egyetemmel (Sipos György vezetésével), de más intézmények, mint a Az amerikai kutatópartner sajtóközleménye itt olvashatóJoint Genome Institute (USA), a Szegedi Tudományegyetem, továbbá több külföldi kutatóhely is részt vett a munkában.

A gombák körében megjelenő komplex soksejtűség genetikai hátterének vizsgálatára Nagy László nemrég elnyerte az Európai Kutatási Tanács 1,5 millió eurós keretösszegű támogatását – erről hamarosan egy részletesebb beszámolót is közöl az mta.hu.

A címlapkép forrása: Flickr/Ian Worsley.