Людмила Беловежец, младший научный сотрудник Иркутского Института Химии им. А.Е.Фаворского: "Уникальность нашего удобрения в том, что оно очень сильно улучшает структуру почвы. Почвы в Иркутской области, да и в большинстве регионов страны, не только бедны по органическому углероду, по гумусу. Они еще и очень тяжелые. Наши удобрения делают почву более рыхлой, воздушной, что улучшает корневое питание растений".

В этих пробирках - целый музей грибных культур. За 20 лет в Институте собрали 76 видов. Какие из них подойдут для удобрения? Чтобы выбрать, ученым пришлось тщательно изучить большинство из них.

Самыми лучшими оказались вот эти - пять видов. В природе опилки разлагаются годами, поскольку в растениях содержится лигнин, который очень трудно разрушается. И именно высшие грибы, выяснили ученые, способны его перерабатывать. Достаточно трех килограммов на тонну опилок и всего за четыре месяца они превратятся в удобрение.

Людмила Беловежец, младший научный сотрудник Иркутского Института Химии им. А.Е.Фаворского: "Прежде чем внести грибы в закваску, мы их подращиваем. То есть мы их при определенных температурах в термостате культивируем в течение недели. Внешне этот гриб выглядит так. Напоминает очень сильно медузу".

На разработку удобрений ушло три года. Оказалось, они не просто улучшают почву. Их состав пополнили минеральными добавками, которые обогащают растения питательными веществами. Кроме того, в компосте нет семян сорных растений, как, например, в навозе.

Горох, огурцы, пшеница. Все эти растения выращены на удобрениях из опилок. Это эксперимент. Таким образом, ученые проверяют эффективность своей разработки.

У удобрения еще нет названия. Но испытать его в полях иркутским ученым удалось. Опыты проводили в Чите и Архангельской области. Причем, успешно. Например, урожайность картофеля, благодаря необычному компосту, повысилась на 60%. Сейчас в лаборатории выращивают новую партию грибов. Не за горами весна, а значит - новые эксперименты.

Зачем переносить информацию с ДНК на РНК? Для того чтобы было проще понять важность исследований Корнберга, нужно вспомнить, как происходит реализация генетической информации.

С точки зрения молекулярного биолога, который видит мир увеличенным в миллион раз, мы все состоим из длинных нитей, похожих на спагетти или на мочалку. В этом волокнистом мире происходит бурная деятельность. Спираль, опутанная вокруг небольших комочков ниток, раскручивается, вокруг неё заплетается клубок, к этой конструкции подкатываются ещё пять катушек, огромная гора ниток переходит от противоположного края спирали к тому, который опутан клубком, и вся эта конструкция из нитей, содрогаясь и поскрипывая, начинает строить ещё одну нить. Именно это называется жизнью.



Самые известные нити – это ДНК и белки. Дезоксирибонуклеиновая кислота отвечает за хранение информации, можно назвать её текстом или инструкцией. Последовательность её нуклеотидов – ген – однозначно определяет, какой именно белок будет построен. А белки, длинные свёрнутые нити из аминокислот, осуществляют абсолютно все процессы во всех клетках: прямо сейчас белки мышц позволяют двигать курсор, белки сетчатки – видеть буквы, белки мембран нервных клеток – понимать, что написано, а белки митохондрий тем временем перерабатывают еду и кислород, чтобы обеспечить энергией все эти процессы.

Но информация, записанная в ДНК, не может использоваться для синтеза белка непосредственно. Инструкция должна быть сначала переписана на посредник – РНК, рибонуклеиновую кислоту. Именно эта небольшая нить выйдет из ядра клетки, в котором надёжно спрятаны гены, в цитоплазму, где можно строить что угодно, не опасаясь повредить этим базу данных. Этот процесс переписывания называется транскрипцией.

РНК – недооценённая молекула, она почти неизвестна широкой общественности, но, скорее всего, именно молекулы рибонуклеиновой кислоты, способные и хранить информацию, и осуществлять активные действия, были первыми полимерами первого живого – до тех пор, пока не передали ДНК и белкам часть своих функций.

Абсолютно все процессы, происходящие в клетке – рост, движение, дыхание, дифференциация, старение, – возможны благодаря непрерывному синтезу белков. Он, в свою очередь, возможен благодаря существованию РНК, которая вынесла из ядра информацию о будущей структуре белка. РНК возникает в результате деятельности фермента под названием РНК-полимераза, который прочитал последовательность нуклеотидов в гене и переписал её на другой носитель. РНК-полимеразу, а также множество других белков, участвующих в транскрипции, изучил Роджер Корнберг.

Особенно важен для современной биологии тот факт, что Корнберг изучал именно транскрипцию эукариот – живых существ, у которых процессы синтеза РНК и синтеза белка разделены в пространстве и отгорожены друг от друга ядерной оболочкой. К эукариотам относятся простейшие (амёбы, инфузории и т.д.), грибы, растения и животные. Процесс синтеза РНК у них намного сложнее, чем у бактерий, в нём участвует намного больше веществ. Но сегодня, благодаря работе Корнберга, человечество знает о процессе транскрипции очень много. Самые важные белки уже пересчитаны, поименованы и изучены до последнего атома.

Корнберг начинает свою лекцию в МГУ со слайда с благодарностями. Там перечислены имена нескольких десятков учёных, изучавших транскрипцию у эукариот. Кажется, со времени нобелевской лекции список стал ещё длиннее. Рассказывая об исследовании РНК-полимеразы, Корнберг ссылается на своих коллег через каждые два предложения. Он придаёт большое значение тому, чтобы объяснить аудитории, что современные научные открытия – это всегда результат усилий многих людей и многих лабораторий. Но Нобелевский комитет неслучайно выбрал среди десятков специалистов именно Корнберга: очень многие вещи, вошедшие теперь в учебники, были впервые описаны в его работах.

Трудности транскрипции начинаются с того, что ДНК очень плотно упакована. Размер ядра клетки – несколько микрометров, а длина ДНК в каждой клетке измеряется метрами. В 70-е годы Корнберг исследовал первый уровень укладки ДНК. Он описал нуклеосомы – структуры из белков-гистонов, вокруг которых обмотана двойная спираль ДНК. Выяснилось, что при такой пространственной организации (а клетка постоянно хранит свою наследственную информацию именно так) никакого считывания не происходит и не может происходить ни в клетке, ни в пробирке. Это и привело к вопросу о том, какие же факторы отделяют ДНК от гистонов, что за позитивные регуляторные механизмы делают возможным процесс транскрипции, в котором клетка нуждается ежесекундно. Из этого вопроса выросли другие, а для их решения потребовалась разработка новых методов, которые потом стали применяться в разных областях науки.



Исследования пространственной организации ДНК активно продолжаются и сегодня, в том числе в лаборатории самого Корнберга. Доказано, что нуклеосомы – это очень мобильные структуры и в клетке существует множество белков, которые могут их разбирать, сдвигать, не давать им образовываться и просто модифицировать химическую структуру гистонов таким образом, чтобы ДНК была намотана на них более или менее плотно. Но главный объект научных интересов Корнберга – сам процесс синтеза РНК по заложенной в ДНК инструкции и белки, отвечающие за него.

Самый главный белок – тот, который занимается присоединением новых нуклеотидов к формирующейся молекуле РНК, – называется РНК-полимеразой. Она была открыта в 1960 году Сэмом Вайссом и Джерардом Хурвицем. Интересно, что за год до этого Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие механизмов биологического синтеза РНК и ДНК получили Северо Очоа и Артур Корнберг (отец Роджера Корнберга) – их научный вклад был очень значительным, но то вещество, которое они принимали за РНК-полимеразу, позже оказалось другим ферментом.

У бактерий существует одна РНК-полимераза для синтеза всех типов РНК. У высших организмов есть разные ферменты для синтеза рибосомной РНК, транспортной РНК, матричной РНК. Белки строятся на основе нуклеотидной последовательности матричной, или информационной РНК. Её созданием занимается фермент, который называется РНК-полимераза типа II. Именно этот фермент изучал Роджер Корнберг.

Лектор поясняет: в 80-е годы исследованием полимеразы и других транскрипционных белков занимались параллельно три лаборатории. Все они работали с очищенной от гистонов ДНК, транскрипцию которой воссоздавали в пробирке. Роберт Родер (Robert Roeder) работал с человеческими клетками (бессмертной линией HeLa), Рональд и Джоан Канавей (Ronald & Joan Conaway) – с клетками крысы, а лаборатория Корнберга в Стэндфордском университете – с дрожжами. Эти работы позволили подтвердить, что процесс транскрипции принципиально одинаков у разных видов эукариот. Наибольших успехов в определении структуры и функции белков транскрипционного комплекса удалось добиться Корнбергу.



Самые важные составляющие транскрипционного комплекса – это сама РНК-полимераза и пять белков-помощников (главные факторы транскрипции – TFIIB, D, E, F и H-фактор). Полимераза расплетает двойную спираль ДНК, строит РНК и заплетает ДНК обратно. Но без главных факторов транскрипции она не способна узнать промотор (участок гена, с которого должен начинаться синтез) и начать транскрипцию.

Кроме того, существует огромное количество молекул, регулирующих транскрипцию, то есть определяющих, какие именно белки будет строить клетка. Самый важный белковый комплекс, вовлечённый в этот процесс, Корнберг назвал Медиатором (это слово пишется с прописной буквы не только из уважения, но и для того, чтобы не путать с медиаторами – любыми молекулами-посредниками). Медиатор передаёт полимеразе сигнал от энхансера, а энхансер – это участок ДНК (иногда сильно удалённый от того места, где идёт транскрипция), который может воспринимать сигналы о нуждах клетки (через транскрипционные факторы) и усиливать синтез гена или группы генов. По-видимому, это не единственная функция Медиатора: уже доказано, что он участвует в транскрипции во всех случаях.

В процессе изучения транскрипционного комплекса были разработаны новые методики для определения строения белков. Корнберг и его команда выращивали двухмерные белковые кристаллы на липидных мембранах, чтобы изучать их под микроскопом, и создавали трёхмерные кристаллы для рентгеноструктурного анализа. Эти данные позволили воссоздать строение огромных белковых комплексов с точностью до атома, а такие точные знания о строении позволяют смоделировать взаимодействие между ДНК, РНК и белками и понять, какая функциональная группа отвечает за присоединение правильного нуклеотида, а какая – за стабилизацию расплетённой ДНК. Корнберг – человек, который знает, как устроена живая материя. Потому что синтез белка – это процесс, благодаря которому существуют абсолютно все возможности живых систем: от движения псевдоподии амёбы и до способности исследовать строение РНК-полимеразы.

Лекция нобелевского лауреата подходит к концу, аудитория притихла – биологи подавлены величием лектора, а все остальные подавлены молекулярной биологией.

Но главные вопросы всё ещё остаются без ответа: каков же практический выход от этих сложнейших исследований? Известно ли сегодня что-нибудь о заболеваниях, связанных с конкретными мутациями в генах, кодирующих транскрипционные факторы? Существует ли, например, какая-то связь между нарушениями транскрипции и развитием рака?



Роджер Корнберг подробно отвечает:

"Сегодня известно много мутаций, влияющих на транскрипцию, и даже известны проявления таких мутаций. Это может приводить, например, к заболеваниям кожи, связанным с аутоиммунными реакциями. Больше всего мутаций известно для фактора H. Они вызывают расстройство, проявляющееся как повышенная чувствительность ко многим факторам. Но здесь другой механизм развития болезни: фактор Н участвует не только в транскрипции, но и в восстановлении ДНК в случае повреждений. Если он не работает, увеличивается скорость накопления мутаций, особенно при воздействии каких-то негативных факторов. Другой пример – существует много мутаций Медиатора. И они ассоциированы с раком. Это неудивительно. Медиатор – это регулирующая система. Это значит, что человек с мутацией Медиатора предрасположен к неправильной работе генов. Есть много других примеров."

Открытие и изучение молекул, лежащих в основе заболеваний, означает и возможность разработки лечения. Один из возможных путей – поиск небольших молекул, которые смогут использоваться как лекарства, влиять на мутантный белок и изменять его работу. Эта область может развиваться, потому что мы знаем природу транскрипции и знаем много веществ, которые могут на неё влиять. Если мы знаем, как транскрипция работает, мы можем представить, что может на неё влиять. Альтернативный путь – это создание таких молекул, которые будут исправлять нарушение. Это, вероятно, будут наноструктуры. Это может работать. Информация, которой мы располагаем, всё ещё неполна, но этот вопрос имеет право на существование. Я думаю, что однажды это будет сделано.

Основной субстрат дрожжей — гексозы (например, глюкоза) и состоящие из них олигосахариды (например, сахароза), которые они сбраживают, превращая в этанол и углекислый газ. Дрожжи — довольно привередливые создания; хотя они в определенных условиях могут расти и на некоторых других субстратах, но один их самых распространенных углеводов — целлюлозу — они не разлагают никогда.

Поэтому при получении этанола из растительной биомассы с помощью дрожжей либо остается огромное количество отходов, либо приходится добавлять в смесь «внешние», внеклеточные, ферменты, чтобы расщепить целлюлозу до съедобной для дрожжей глюкозы. Это создает много дополнительных проблем и делает такой способ получения этанола куда менее рентабельным, чем он мог бы быть.

Между тем, целлюлолитические грибы — например, известный модельный организм нейроспора (Neurospora crassa) — прекрасно растут на целлодекстринах (см. Cellodextrin) (то есть фрагментах целлюлозы) и замечательно их разлагают. Это навело исследователей из Калифорнийского университета в Беркли (США) и их коллегу из Тяньцзиньского института индустриальной биотехнологии (Китай) на мысль: а что если вживить клеткам дрожжей (использовались столь любимые биологами Saccharomyces cerevisiae) те гены нейроспоры, которые позволяют ей транспортировать внутрь клетки и расщеплять фрагменты целлюлозы?

Исследователи выбрали два целлодекстриновых переносчика нейроспоры и вживили каждый в свою линию дрожжей. Кроме того, каждая дрожжевая линия получила ген внутриклеточной бета-галактозидазы, расщепляющей целлодекстрины до глюкозы.

Экспериментальная линия дрожжей работала так: внеклеточные, добавленные к биомассе целлюлазы расщепляли целлюлозные нити до целлодекстринов; «нейроспорный», вживленный переносчик захватывал плавающие в субстрате целлодекстрины и переносил их внутрь клетки; внутриклеточная (тоже «нейроспорная») бета-галактозидаза расщепляла их до глюкозы, а после этого уже включалась «родная» дрожжевая система превращения глюкозы в спирт и углекислый газ.

Большое достоинство этого метода в том, что глюкоза «не высовывается» из клетки, а значит, уменьшается риск заражения субстрата другими организмами, питающимися глюкозой.

Полученные линии неплохо росли на целлобиозе (целлодекстрине, состоящем из двух глюкозных остатков), причем одна из линий росла гораздо лучше другой — то есть один из исследуемых транспортеров имеет большее сродство к целлобиозе. Поскольку он умеет переносить еще и целлотриозу и целлотетраозу, ученые выбрали для дальнейших экспериментов линию, содержащую этот транспортер.

При ферментации целлобиозы эта линия дрожжей дает выход этанола 86,3% от теоретически возможного. Это неплохой результат: например, при индустриальном методе выработки этанола с помощью обычных дрожжей, растущих на глюкозе, выход лишь ненамного больше — от 90 до 93%. Иными словами, новая дрожжевая линия — очень перспективная разработка. Помимо того, что она просто должна дать больше этанола на выходе, она еще существенно уменьшает возню с внеклеточными ферментами, которые «разжевывают» целлюлозу до глюкозных молекул, и снижает количество отходов после производства биотоплива. Остается только надеяться, что дальнейшие эксперименты с этой линией дрожжей нас не разочаруют.

По оценкам ученых в мире насчитывается около полутора миллионов видов грибов. И это с учетом того, что многие из них даже еще не открыты. Белые, подосиновики, поганки, опята известны практически всем. Но, к примеру, название «Амфолина» мало у кого вызывает знакомые образы. Этот гриб растет исключительно на северных болотах и именно его выбрали символом выставки.

Грибное царство в таких мельчайших подробностях в округе представлено впервые. Здесь и окаменелости грибов, которых сейчас не найти в природе, грибы, которые можно рассмотреть лишь сквозь линзы микроскопа и даже интересные факты, связанные с этими представителями животного мира.

К примеру, слово «Шаман» у хантыйских народов толкуется не иначе, как «Мухоморный старик».

«Грибы - это не только то, что мы привыкли собирать в корзину, но и еще масса всего другого, о чем мы не часто вспоминаем, - говорит старший научный сотрудник музея природы и человека в Ханты-Мансийске Анна Байкалова.

Память о грибах, как правило, сезонна. Конец лета - начало осени - это пора для любителей тихой, грибной, охоты. И она наступила. Первые собиратели уже вышли на лесные тропы. Кстати, именно категория любителей оказывается под угрозой пищевого отравления. Чаще всего попадают в больницу после ошибочного употребления бледных поганок, ложных опят и даже попыток самолечения настоем мухомора.

«Судя по обилию в югорских лесах грибов, их вполне можно использовать в промышленных заготовках. Бывают такие годы, что смотришь вдаль и не видно мха, стоят только шляпки, шляпки, шляпки», - отмечает научный сотрудник томского НИИ «Биологии и биофизики» Надежда Агафонова.

Первые съедобные трубчатые грибы появляются, когда начинает колоситься рожь. Но пик урожая на грибы приходится все же на золотую осень. Уже сегодня за 5 минут нахождения в югорском лесу можно получить первый «улов».

Полимеры на основе бисфенола А – термопластики, которые применяются практически во всех промышленных отраслях, от производства пищевой упаковки до автомобилестроения. Поэтому их утилизацией ученые занимаются особенно плотно.

С этой целью исследователи индийского Технологического института в Мадрасе (Indian Institue of Technology in Madras) в различных условиях испытывали биодеградирующие способности гнилостных грибов.

Результаты эксперимента изложены в статье «Biodegradation of physicochemically treated polycarbonate by fungi» в журнале Biomacromolecules.

Всемогущие утилизаторы

Грибы – одни из наиболее эффективных утилизаторов с «широким спектром действия». Благодаря ферментативной системе гнилостные грибы способны «переварить» что угодно – от пищевых продуктов до некоторых пластиковых изделий. Главное, чтобы условия обитания способствовали пищеварительным процессам — то есть подготавливали пищу для усвоения. Например, известно, что небольшая термическая обработка и УФ-лучи «пережевывают» соединения на молекулярном уровне, после чего грибы с большим «аппетитом» начинают «глотать» и переваривать мусор.

Подгнившие CD

В 2005−2007 годах ученые из разных стран описали способность грибов утилизировать полимеры. Неоднократно ученые описывали способность грибов, похожих на Geotrichum, утилизировать бисфенол А. А в 2007 году исследователи обнаружили такие же грибы на поверхности компакт-дисков, которые изготавливаются из термопластиков.

Новая гниль

Тришул Артам (Trishul Artham) и Мукеш Добл (Mukesh Doble) исследовали способность других мезофильных (то есть тех, которые развиваются при температуре +20 — +37°С) почвенных грибов разлагать термопластики на основе бисфенола А. Для эксперимента ученые собрали образцы почвы с бытовой свалки. С помощью ДНК-анализа им удалось выделить белую гниль (Phanerochaete chrysosporium), плесневые грибки (Pencillium spp) и редкий грибок Engyodontium album.




Микологи проверили способность выделенных грибов разлагать пластики, предварительно прошедшие физикохимическую обработку. В ходе эксперимента биохимики воздействовали на пластмассы светом и теплом. На предварительно «пережеванный» пластик ученые высадили почвенные грибки. Результат работы грибков сравнивался с не прошедшим предварительную обработку пластиком.

Грибам помогут свет и тепло

Исследователи подтвердили, что воздействие светом и теплом на пластики значительно увеличивает «усваиваемость» пластиков для грибов. Так, предварительно подогретые пластики теряли до 3% массы в течение года, обработанные УФ-лучами – до 5,5%. С такой скоростью пластики не разложатся слишком быстро. Но пара десятилетий все же больше четырех—десяти веков, которые тратит природа на утилизацию необработанных полимеров в местах свалок. Контрольный эксперимент подтвердил: масса необработанного полимера за год практически не изменилась.




В исследовании ученые уделили внимание не только грибам, но и изменениям физикохимических параметров пластика. Артам и Добл проанализировали потерю массы поликарбонатов, структурные, химические и энергетические изменения пластиков. Более того, ученые сделали снимки, которые позволяют предположить, что суммарная активность грибков может быть несколько выше. Ведь чем сильнее гифы грибов прорастают в толщу полимеров, тем быстрее идет разложение.

Ученые отмечают, что пока нет достоверных данных о механизме «переваривания» пластика грибами. Экспериментальные данные дают возможность предположить, что фотоны и тепловая энергия разрывают связи в молекулах полимеров, после чего реакционно активные свободные радикалы становятся более уязвимыми к окислительным грибным ферментам.

В ближайшем будущем ученые планируют изучить химические механизмы экологически безопасной утилизации, после чего их знания, возможно, найдут прикладное применение.

Два последних утверждения вовсе не являются слишком смелыми, как можно поначалу подумать.

К таким выводам пришли польские ученые во главе со Станиславом Карпинским из Варшавского университета наук о жизни, которые провели ряд экспериментов с резуховидкой Таля, растением из рода Arabidopsis. Эти растения обладают коротким годичным циклом развития (они могут пройти полный цикл развития за шесть недель) и потому часто используются в биологических исследованиях в качестве модельного организма.

Считается, что Arabidopsis в ботанике – это то же, что лабораторная мышь и плодовая мушка в зоологии.

Известно, что растениям свет так же необходим, как человеку нужен воздух. Под действием света в растениях происходят реакции фотосинтеза, в ходе которых растения не только поглощают углекислый газ и выделяют кислород, но и образуют свои новые клетки, то есть растут и эволюционируют.

В своем эксперименте ученые фиксировали влияние света на резуховидку. Так, они помещали растение в темноту и затем локально освещали отдельные листья внизу. Свет, естественно, вызывал химические реакции в освещенных листьях, что ученые благополучно зафиксировали.

Но, что удивительно, такие же реакции были зафиксированы и у листьев, расположенных наверху.

Кроме того, эти реакции продолжились и после того, как свет был выключен.

«Это стало для нас полной неожиданностью», – признался Станислав Карпинский, рассказывая о своей работе BBC.

Группа ученых установила, что, когда в клетке листа начинается химическая реакция, вызванная квантом света, возникает целый «каскад событий»: сигнал об этом передается остальной части растения через определенный вид клеток, так называемые «клетки обкладки ячейки».

Авторы работы считают, что этот механизм в растениях можно назвать аналогом нервной системы животных.

Но на этом сюрпризы не закончились. Оказалось, что растения по-разному реагируют на то, светом какого цвета они освещаются. «Были характерные реакции растения на красный, синий и белый цвет света», – рассказал руководитель исследования.

По всей видимости, растения используют информацию о световом спектре для стимулирования защитных химических реакций. Ученые внимательно исследовали этот процесс: они облучали растение в течение часа и через сутки заражали его бактериями или вирусом – и растение сопротивлялось им. Но если резуховидка сначала заражалась, а потом освещалась, то растение не могло сопротивляться инфекции.

Поскольку свет в разное время года имеет разные спектральные свойства, получается, что именно таким образом растения могут подстраивать свои защитные системы против сезонных болезней и вредителей.

Результаты своих исследований ученые представили на ежегодном заседании Общества экспериментальной биологии, которое состоялось в начале июля в Праге. Соответствующая статья принята к печати в журнале Plant Cell.

Профессор Университета города Лидс Кристин Фойер, не принимавшая участие в исследованиях, комментируя для BBC значимость работы польских ученых, заявила, что им удалось сделать «шаг вперед».

«Растения порой подвержены стрессовым ситуациям, таким как засуха или холод, но они переживают их и продолжают расти. Для этого им требуется оценить ситуацию и подготовить адекватный ответ – и это в какой-то степени форма интеллекта», – заявила профессор.

Авторы полагают, что в ходе длительного сосуществования грибов и тлей последние "позаимствовали" полезные гены. Примеры переноса участков геномной ДНК от одного организма к другому встречаются в природе нередко (чемпионами по такому переносу являются бактерии), однако до сих пор исследователи не сталкивались со случаями переноса генов от грибов к животным. Дело в том, что Царство грибов и Царство животных генетически очень далеко отстоят друг от друга, и поэтому до сих пор генетический обмен между их представителями считался маловероятным.

Специалисты показали, что при 30 градусах Цельсия грибы одинаково хорошо размножались независимо от количества хаотропного и космотропного агентов. Однако при температуре 1,7 градуса выживаемость грибов, обитающих при высокой концентрации глицерина, была намного выше, чем у микроорганизмов, живущих при меньшем его содержании и в растворе космотропа. При температуре минус 80 градусов разница была еще более заметна: в концентрированном глицериновом растворе выжило около 95 процентов грибов, а в растворе космотропа - 40 процентов.

Новое исследование расширяет круг планет, на которых потенциально могла бы существовать жизнь. До сих пор ученые относили к ним только планеты, температура на которых колеблется от ноля до ста градусов Цельсия. Однако если на планете присутствуют хаотропные агенты, то живые существа могут обитать на ней при температуре ниже температуры замерзания воды. На многих небесных телах вещества, обладающие хаотропным действием, присутствуют.

В последнее время наиболее перспективными в плане существования жизни астрономы считают покрытые льдом луны гигантских планет - например, спутник Сатурна Титан или юпитерианскую Луну Европу.

Какую пищу, необходимую для столь активной жизнедеятельности, можно обнаружить на орбитальной станции? Да какую угодно! Бактерии, обитающие на МКС, способны расщеплять самые разнообразные химические соединения. Это качество английский ученый Гейл сформулировал как принцип "микробной всеядности", имея в виду способность окислить любое вещество, теоретически способное к окислению. Попадая на самые разные материалы, микробы быстро осваиваются и начинают трапезу. В результате материалы, понравившиеся прожорливым невидимкам, меняют цвет, снижается их прочность, герметизирующие свойства, диэлектрические и другие характеристики. "Опыт эксплуатации российских орбитальных станций, особенно станции "Мир", свидетельствует о том, что такие процессы, как развитие микробиологических повреждений полимерных конструкционных материалов, возникновение биокоррозии металлов, формирование биопленок и тромбов в гидромагистралях систем регенерации воды, следует рассматривать как постоянно действующие факторы экологического риска", - считает Наталья Новикова.
Впервые ученые столкнулись с этой проблемой в 1980 году, в период эксплуатации станции "Салют-6". Пятый основной экипаж обнаружил белый налет на отдельных участках интерьера, тягах тренажера для физических упражнений и в некоторых других зонах обитаемых отсеков. После проведенных исследований доставленных на Землю проб стало ясно, что этот налет является не чем иным, как плесневыми грибами - пенициллами, аспергиллами и фузариумами. Именно тогда начались целенаправленные исследования по проблеме микробиологических повреждений.
Спустя пять лет в ходе работы 5-й основной экспедиции на орбитальной станции "Салют-7" было получено сообщение космонавтов о наличии видимого роста плесени в разъемах и кабелях рабочего отсека. Визуальный осмотр доставленных на Землю фрагментов показал, что мицелий плесневых грибков покрывал от 25 до 50 процентов поверхности образцов. При осмотре под микроскопом были выявлены изменения структуры образцов, а на отдельных материалах, в частности на изоляционной ленте, даже обнаружены сквозные дефекты.

Особенно интересна ситуация, связанная с навигационным иллюминатором одного из транспортных кораблей "Союз", который полгода провел на орбите, будучи пристыкованным к орбитальной станции "Мир". Члены третьего основного экипажа отмечали прогрессирующее ухудшение оптических характеристик иллюминатора. После возвращения корабля на Землю были проведены исследования, которые выявили следующую картину. На центральном и большинстве периферических иллюминаторов, выполненных из сверхпрочного кварцевого стекла, а также на эмалевом покрытии титановой оправы отмечалось наличие мицелия плесневых грибов. В одном случае отчетливо была видна растущая колония гриба. По линиям роста мицелия стекло было как бы протравлено.
Еще одним наглядным примером микробиологического повреждения оборудования является и ситуация с выходом из строя блока управления прибора коммутационной связи, доставленного на Землю вернувшейся со станции "Мир" 24-й экспедицией. Под металлическим кожухом был обнаружен активный рост плесневых грибов на изоляционных трубках, контактных колодках, на армированном полиуретане. Этот процесс сопровождался окислением медных проводов в местах повреждения изоляции.

В течение двадцати лет исследований ученые открыли 250 видов микроорганизмов, которые живут внутри пилотируемых космических кораблей. Все микробы были земного происхождения, поэтому можно было ожидать, что и вести себя они будут подобно земным бактериям. Но в космосе микроорганизмы существенно мутировали из-за повышенного уровня радиации. Этим, по словам специалистов, и объясняется их агрессивность по сравнению с поведением их земных родственников.

Экипажи станций пытаются бороться с микроагрессорами. Вот что рассказал "Итогам" мировой рекордсмен по длительности космического полета (438 суток), Герой Советского Союза и России, член Академии космонавтики Валерий Поляков: "Раз в неделю мы делали гигиеническую уборку при помощи пылесоса и специальных салфеток, в которой принимали участие все члены экипажа. Те места, где бактерии были особенно активны, обрабатывались препаратом фунгистат, после чего никаких микроорганизмов там больше не появлялось. Особого беспокойства микробы нам не причиняли. Был даже эксперимент под кодовым названием М-35. Мы должны были брать пробы до очередной экспедиции и после. В результате выяснили: если удавалось достичь нужного уровня чистоты, установленного ГОСТом, все было в порядке. Эти уборки и изучения микроорганизмов - работа рутинная, но мне, медику, было интересно. На вид "космические" микробы такие же, как земные, - простая зеленовато-белая плесень, существующая, если не запускать, в виде легкого налета. Но оставь ее без внимания, и колония разрастается. В этом случае Центр управления полетами принимал свои меры, к примеру, включал дополнительный подогрев определенного участка станции".
За долгие годы работы станция "Мир" стала настоящим полигоном для испытаний многих технических решений и технологических процессов, используемых теперь на МКС. Если бы не опыт, накопленный на нашей легендарной станции, заросла бы МКС тройным слоем плесени. Именно на "Мире" удалось изучить маленьких космических безбилетников и научиться с ними бороться.

Все образцы микроорганизмов, выросших в космосе, хранятся в Институте медико-биологических проблем в запаянных ампулах - ученым неизвестно, как они поведут себя в земной среде. Есть и еще одна причина для содержания космических мутантов в охраняемом месте. Как утверждают специалисты, если взять выросший в космосе микроорганизм, который использовал металл как часть среды существования, и продолжать его культивировать, увеличивая содержание металла в его окружении, можно потенциально получить биологическое оружие, способное буквально сожрать танк или вертолет.

По словам Натальи Новиковой, "в настоящее время для повышения эффективности системы обеспечения микробиологической безопасности на орбитальных станциях ученые Института медико-биологических проблем РАН разрабатывают адекватную методику аттестации материалов на микробиологическую устойчивость. Отрабатываются методы защиты материалов от микроорганизмов, способы раннего выявления и диагностики микробиологических повреждений".

Однако не стоит считать, что космические бактерии могут только тормозить технический прогресс. Ведь их способности в уничтожении практически любых материалов можно повернуть и во благо человека. По словам руководителя пресс-службы Института медико-биологических проблем РАН Дмитрия Малашенкова, микроорганизмы вполне могут быть использованы при переработке отходов. Уже ведется работа по созданию бактерий, которые смогли бы разлагать пластик. Дело в том, что пластик в природе аналогов не имеет, поэтому процесс разложения у него очень длительный. Предполагается, что с помощью микроорганизмов пластик удастся расщепить на воду и метан, который можно использовать в отоплении и химической промышленности. Таким образом, злостные бактерии уже в недалеком будущем могут превратиться в самых что ни на есть полезных охранников окружающей среды.

Особенно хорошо поддаются такой диагностике микроорганизмы — бактерии или грибы. Анализируемая колония накрывается матрицей и облучается лазером, а полученные спектры исследует специальная программа, сравнивающая их с обширной базой данных. В итоге результаты получаются гораздо быстрее и точнее, чем в традиционных иммунологических или биохимических тестах. Считается, что MALDI/TOF в ближайшие годы станет стандартом микробиологической медицинской диагностики, выявления патогенных бактерий. В Германии, где была разработана эта технология, нужными спектрометрами оснащено уже больше тысячи лабораторий.
В более отдалённом будущем у нас появятся аналитические приборы, по размеру в тысячи раз меньше громоздких спектрометров. Уже сейчас конструируются сенсоры, способные диагностировать сразу несколько маркеров и имеющие размерность микронных масштабов. Фактически, по словам Говоруна, они настолько малы, что могут вживляться в человеческий организм.
Уже через 10-15 лет людям, входящим в те или иные группы риска, выявленным с помощью расшифровки геномов, будут вживлять датчики, реагирующие, скажем, на самые ранние проявления определённых типов рака, к которым есть наследственная предрасположенность. Они смогут не только подавать сигнал об опасности, но и осуществлять онлайн-мониторинг состояния организма, а данные будут круглосуточно передаваться компьютерам-анализаторам.
Большинство диагностических систем будущего предполагается полностью автоматизировать. При этом главный фокус приложения IT-технологий — алгоритмы анализа данных, в том числе результатов многопараметрических исследований. Эти алгоритмы, кстати, построены на основе свойств живых организмов. Одни называются генетическими и комбинируют искомые параметры наподобие биологической эволюции, а другие — нейронные сети — построены аналогично сетям нервных клеток живого организма. По сути, это элементы искусственного интеллекта, причём генетические алгоритмы используются для обучения искусственных нейронных сетей. Программы анализируют результаты проверок десятков и сотен маркеров и соотносят данные с характерными профилями больного и здорового организма.
Возможно, в обозримом будущем не только не потребуется сдавать анализы, но и отпадёт необходимость показывать их результаты врачу — всё будет решать компьютер на основании показаний встроенных датчиков и единожды расшифрованного генома.
Своё выступление Вадим Говорун закончил на более практической ноте. Он рекомендовал не верить мифу, что прогресс способствует не только получению более точных анализов, но ещё и помогает их делать дешёвыми. По его мнению, пока для каждого конкретного потребителя стоимость исследований будет только дорожать.

Споры имеют особую молекулу, которая абсолютно необходима для правильного уплотнения. Отсюда напрашивается вопрос: как образующие споры растения размножались до того, как эта молекула «эволюционировала»? При этом упаковка информации – это одно дело, но что произойдет, если вы не можете распаковать ее также аккуратно и точно? Чтобы следующее поколение вида продолжило свое существование, спора должна содержать механизм распаковки и питательные вещества. Вне всяких сомнений, пыльца также обладает этой технологией. Подобный метод уплотнения работает также и в сперматозоидах животных и человека. К примеру, 1 метр ДНК человека «упакован» и вмещен в крошечном ядре клетки.
Даже в микроскопическом мире спор мы обнаруживаем изумительную сложность и инженерное искусство. Подумать только, как много еще существует микроскопических чудес, о которых нам не известно! По мере того, как наука продолжает раскрывать тайны природы истина Сотворения становится все более и более очевидной. Вне сомнения, с течением времени исследователи будут обнаружить все больше свидетельств дел рук Божьих.
«Как многочисленны дела Твои, Господи! Все соделал Ты премудро; земля полна произведений Твоих» (Псалом 103: 24)

Когда же и почему суша стала обгонять водную среду обитания по разнообразию видов? Этот вопрос задали себе два исследователя из Калифорнийского университета в Дэвисе (University of California, Davis, США) — Ричард Гросберг (Richard Grosberg) и Гират Вермей (Geerat Vermeij). В своем докладе, сделанном на заседании «Общества интегративной и сравнительной биологии» (The Society for Integrative and Comparative Biology), они обратили внимание на то, что резкий рост числа видов наземных организмов произошел примерно 110 миллионов лет назад, когда на суше началась очень быстрая эволюция покрытосеменных (цветковых) растений. Интенсивное видообразование происходило при этом не только среди самих растений, но и в ряде групп других организмов, тесно с ними связанных, прежде всего — грибов, а также многих животные. Среди последних — и опылители, и распространители семян, и специализированные фитофаги (то есть потребители строго одно или всего нескольких видов растений).
Лист папоротника Polypodium formosanum, лежащий на фоне листа цветкового растения — бомерии Boehmeria nivea из семейства крапивных. Хорошо видна система редких жилок на листе папоротника в сравнении с очень густой сетью жилок цветкового растения. Рисунок со страницы Кевина Бойса на сайте Чикагского университета (geosci.uchicago.edu)
Лист папоротника Polypodium formosanum, лежащий на фоне листа цветкового растения — бомерии Boehmeria nivea из семейства крапивных. Хорошо видна система редких жилок на листе папоротника в сравнении с очень густой сетью жилок цветкового растения.
Начавшийся 110 миллионов лет назад резкий рост разнообразия покрытосеменных привел к тому, что в этой группе появилось много редких видов, представленных популяциями из особей, рассеянных по большой территории. Успешное их существование тем не менее стало возможным благодаря тому, что пыльцу и семена находили и переносили специализированные переносчики. Следует заметить, что сейчас армия животных-опылителей (прежде всего, насекомых) насчитывает более 200 тысяч видов. Перемещения в воздушной среде как самих организмов, так и их гамет могут происходить быстро и на большие расстояния. Так же быстро и довольно далеко распространяются запахи, привлекающие опылителей, а нередко и половых партнеров (многие насекомые вырабатывают для этого специальные вещества — половые аттрактанты, или феромоны). В воде же, как заметили Гросберг и Вермей, перенос гамет (половых клеток), оплодотворенных яиц и личинок на большие расстояния крайне затруднен прежде всего из-за большой вязкости среды.
Впрочем, на то, что необычайно высокое разнообразие наземных животных связано прежде всего с высшими растениями, уже не раз указывали ранее и другие авторы (см.: Почему в тропическом лесу так много видов насекомых? видов насекомых?, «Элементы», 06.09.2006). Гросберг и Вермей пошли несколько дальше и поставили вопрос о том, что именно позволило высшим растениям стать такими эффективными завоевателями суши. Подсказкой для ответа им, по их собственным словам, стала опубликованная в прошлом году статья Кевина Бойса (C. Kevin Boyce) и его коллег из Чикагского университета (Иллинойс, США).
В этой работе на обширном материале, включающим данные как по ископаемым, так и по современным видам, показано, что у покрытосеменных уже на ранних этапах их эволюции быстро нарастала оснащенность листьев сосудистыми пучками (жилками). Если у древних покрытосеменных, а также у представителей других сосудистых растений (например, папоротников и голосеменных) средняя плотность жилкования (общая длина жилок, приходящаяся на единицу площади листа) составляла всего около 2 мм на один квадратный миллиметр листа, то у современных покрытосеменных она в среднем около 8 мм на 1 мм2, а порой доходит до 25 мм! Более развитая система сосудистых пучков обеспечивает более эффективное снабжение листьев водой и элементами минерального питания, а также увеличивает интенсивность транспирации (испарения воды самим растением). Соответственно, растения сильнее втягивают воду и растут гораздо быстрее. Кроме того, благодаря усиленной транспирации около крон поддерживается влажный микроклимат, облегчающий существования многих растений, да и животных.
Таким образом, колоссальное видовое разнообразие наземных организмов определяется фактически только одной группой, а именно покрытосеменными растениями, а еще в большей степени — тесно связанными с ними насекомыми. К сожалению, в обсуждаемых работах не ставится вполне естественный вопрос: почему же завоевание суши покрытосеменными способствовало небывалому росту видового разнообразия насекомых? По-видимому, здесь сыграли свою роль два обстоятельства.
Во-первых, покрытосеменные растения — это сложные геометрические образования, часто с фрактальной структурой и с огромной суммарной площадью поверхности стволов, ветвей и листьев. Реальное физическое пространство, в котором могут существовать и существуют насекомые, во много раз (на порядки величин) превышает ту площадь поверхности земли, на которой эти растения произрастают (к тому же разные виды насекомых могут жить на верхней и нижней стороне листа).
Во-вторых, все растения защищаются от насекомых-фитофагов, вырабатывая видоспецифичные вторичные метаболиты (см.: Secondary metabolite). Как в свое время справедливо заметил много работавший в тропиках американский эколог Дэниел Джанзен (Daniel Janzen, 1978), «мир растений вовсе не окрашен в зеленый цвет, он окрашен в морфин, кофеин, танин, фенол, терпен, канаванин, латекс, фитогемагглютинин, щавелевую кислоту, сапонин и Л-допу... («the plant world is not colored green; it is colored morphine, caffeine, tannin, phenol, terpene, canavanine, latex, phytohemagglutinin, oxalic acid, saponin, and L-dopa...»). Разнообразие средств химической защиты растений порождает разнообразие насекомых, в ходе эволюции которых были выработаны способы преодолевать эту защиту.

Экипаж провел не один десяток научных исследований. И к слову, тот самый "зоопарк" сейчас с нетерпением ждут ученые: по результатам эксперимента "Биориск" будет уточнен список первых "землян", которые осенью 2011 года отправятся к спутнику Марса - Фобосу - на борту межпланетного космического аппарата "Фобос-Грунт".
Вообще благодаря Максиму Сураеву миллионы россиян, пожалуй, впервые в режиме онлайн узнавали, каково это - жить и работать на орбите. Его незатейливые, с юмором заметки наделали много шума. Вот как, допустим, Максим рассказал незадолго до отлета об очень, надо сказать, серьезном научном эксперименте - выращивании на МКС пшеницы:
"Она достаточно долго подсыхала, почти до самой лампы доросла. И вот, наконец, с Земли дали команду ее срезать и положить в пакет и в холодильник. Я ее заберу на Землю. А уж там ученые будут разбираться. Они сами удивляются - как удалось колосья вырастить. Ведь до этого несколько раз пытались, а получались, как ученые говорят, "монстры без зерен". Не без сожаления я срезал свою пшеничку... Все-таки она со мной на станции прожила почти что пять месяцев..."
Даже обычно строгий руководитель полетом российского сегмента МКС Владимир Соловьев с одобрением отнесся к ведению Сураевым орбитальных записок. "Блог Сураева - дело полезное, и я его, как начальник, регулярно читаю. Роскосмос правильно все это затеял", - заметил Владимир Соловьев.
Остается добавить, что на орбите остались нести вахту российский космонавт - командир МКС Олег Котов, американец Тимоти Кример и японец Соичи Нагучи.

При анализе генома опиумного мака исследователи перебрали более 23 тыс. генов и обнаружили самый важный для себя – ген, кодирующий фермент кодеин-O-деметилазу (CODM), которая ответственна за переработку кодеина в морфин в самом растении. Этот процесс (и соответствующий ген) объясняет уникальную способность мака к синтезу морфина.
В отличие от морфина, перешедшего из категории медицинских препаратов в категорию запрещенных веществ, кодеин остается одним из самых распространенных в медицинской практике опиатов и входит в состав многих доступных обезболивающих (в частности, в форме фосфата – в седальгин, а в форме основания – в пенталгин).
И морфий, и кодеин пользуются успехом у представителей мировой культуры. Морфием увлекалось множество знаменитых персонажей, как реальных, так и вымышленных. Так, морфинизмом страдали (или наслаждались) Шерлок Холмс, Анна Каренина, Михаил Булгаков, Эдит Пиаф. С кодеином же в составе сиропа от кашля связано целое музыкальное направление Chopped and screwed – техасский медленный рэп.
Ну а самым известным на сегодняшний день пользователем кодеина является кумир миллионов – доктор Грегори Хаус. В его любимый викодин входит гидрокодон – производное кодеина.
Кодеин (метилморфин) может быть получен непосредственно экстракцией из растения либо синтезирован из более доступного морфина одностадийным алкилированием. Однако оба эти метода ограничивают круг производителей странами, имеющими возможность выращивать опиумный мак. Канада, родина авторов работы, закупает опиаты из других стран, а ее жители тратят на кодеиносодержащие лекарства по $100 млн ежегодно.
«Генетический синтез» кодеина, дорогу для которого открывает работа Фаччини и его коллег, позволит создавать биологические заводы по синтезу кодеина в любой стране.
«Наше открытие дает возможность использовать микроорганизмы для производства опиатов и других важных лекарств», – отметил исследователь.
На следующем этапе работы ученые надеются «вживить» кодеиновый ген бактериям или дрожжевым грибам, чтоб производить лекарство в них.

В результате проведенных исследований установлено, что гриб B. cinereaдоминировал в виде мицелия и конидиального спороношения на пораженных органах растений: гороха (все надземные части), фасоли (цветки, бобы, стебли, листья), люпина белого, желтого и узколистого (бобы), сои (бобы), гречихи (листя и стебли), рапса (стручки), подсолнечника (корзинки), огурца (завязи, плоды, стебли и листья), малины (ягоды), земляники (ягоды), черной смородины (ягоды) и персика (плоды). Зимующая стадия патогена в период вегетации на колонизированных участках не формировалась. В то же время на растениях роз, кроме мицелия и конидиального спороношения, отмечена способность патогена образовывать склероции.
Таким образом, в природных условиях гриб B.
cinereaхарактеризуется типом R жизненной стратегии и на растениях-хозяинах в большенстве случаев развивается в мицелиальной и конидиальной стадих. Он сохраняется в виде мицелия в пораженных остатках и семенах.

Общее его распространение: на территории России, Европы, Северной Америки. В Кыргызстане встречается в котловине оз. Иссык-Куль и в селе Чон-Урюкты.

Места его произрастания: хвойные леса, кустарниковые заросли, в траве на полянах, в парках. В основном он водится на почве богатой гумусом и органическими остатками, иногда на сильно разрушенной древесине. Всегда во влажных местах.

Встречается очень редко. Образует группы по 3-6 экземпляров. Специальные меры охраны не разработаны.

* * *

Скутигер тянь-шаньский — очень редкий, почти эндемичный вид. Плодовые тела гриба почти одиночные, реже по два, соединённые у основания. Шляпки более или менее мясистые, в свежем состоянии эластичные, сильно ссыхающиеся. В середине шляпки вдавленные, в диаметре 1,5-5 см и до 0,5 мм толщины в центральной части, а по краям до 1 мм. Поверхность бледно-окрашенная. Позднее становится грязно-жёлтой. Шляпка — плотно-мясистая в мелких, густорасположенных чешуйках. Край её тонкий, часто лопастной. Ткань беловатая, плотно-мясистая, при высыхании твердая, ломкая, на границе трубочек часто с тонкой линией. Ножка более или менее центральная 1,5-3 см длины, 0,4-1 см толщины. У основания она слегка вздутая или утонченная, гладкая, почти бесцветная, при высыхании морщинистая. Скутигер несъедобен. Плодоносит в конце сентября.

Общее его распространение: в Казахстане (Зайлийский Алатау, Малое Алматинское и Большое Алматинское ущелья). В Северном Кыргызстане — в котловине озера Иссык-Куль.

Произрастает скутигер в поясах cредних гор, на почве в еловом лесу, на вырубках ели Шренка. На старых пнях образует мелкие плодовые тела. Этот гриб малочислен и редко встречается. Из-за своеобразной формы подвергается легкомысленному уничтожению.

Рекомендовано обеспечить сохранение мест обитания.

* * *

Сетчатоголовник-оттянутый — очень редкий палеогеновый реликт. Единственный в мире вид рода сетчатоголовых. Плодовое тело гриба до 27 см высоты. Верхняя часть расширена в сетчатую головку (отсюда и название рода), переходящую в длинную мясистую, затем твёрдую, деревянистую, глубокобороздчатую ножку цилиндрической формы. У основания ножки наружный слой образует подобие чаши (вольва). Наружный слой толстый, неровный, на нём развиваются хрящеватые чешуйки или пирамидальные наросты. Молодой гриб беловато-жёлтый. Окраска зрелого плода тела желтовато-коричневая.

В процессе эволюции сетчатоголовник приспособился к существованию в условиях степных зон. Его высокая ножка, которая выносит головку на значительную высоту над почвой, даёт возможность для лучшего рассеивания спор. Другое приспособление к засушливым условиям — значительная толщина на внешней оболочке защищает гриб от иссушающего ветра и высокой температуры.

Гриб имеет очень характерный сильный запах селедки (от триметиламина). Гриб несъедобен.

Особенности биологии не изучены. Плодоносит в июне-июле.

Распространён сетчатоголовник в Казахстане, европейской части России, Марокко, Северной Америке, в Северном Кыргызстане.

Произрастает гриб в глинистых и песчаных пустынях в поясе долин и предгорий. Иногда встречается в лесах и на лугах. Растёт там рассеяно, на отдельных участках. Внесён в Красную книгу Кыргызстана и Казахстана.

Рекомендовано сохранение мест обитания и информированность населения об охране и правилах сбора грибов.

Сетконоска сдвоенная. Редкий вид на территории СНГ. Используется в народной медицине. В молодом возрасте тело почти шаровидное, иногда цилиндрическое, 4-5 см в диаметре, сначала белого цвета, потом желтовато-белое. Ножка длинная, цилиндрическая, с губковатой поверхностью, книзу суживающаяся, пустая, грязно-белая, до 20 см длины, с кольцеобразным утолщением у основания (вольва). Шляпка коническая 3-5 см длины и такой же ширины, покрытая сетчатым рельефом из разветвлённых и сросшихся ребер. В зрелости шляпка оливково-зелёная. Между шляпкой и верхним концом ножки прикреплена нижняя, изящная юбочка белого или жёлтого цвета, свисающая до половины ножки.

Вид этой юбочки придаёт грибу очень необычную, декоративную форму. Из-за этой юбочки неофициальное название гриба — «дама с вуалью». Немецкие ботаники назвали этот необычный вид — грибом-цветком. В молодом возрасте, в стадии яйца, съедобен. Этот вид характерен для тропических стран. Ареал незначительно заходит в Среднюю Азию, где он встречается крайне редко на почве и на опаде в лесах. Численность сетконоса малочисленна.

Меры охраны: сохранение мест обитания, проведение информации среди населения об охране и правилах сбора.

***

Место грибов в живом мире

Грибы — загадочные организмы, и учёные всё ещё не пришли к общему мнению о том, к чему они относятся — к растениям или животным. По-видимому, грибы представляют собой самостоятельное царство природы, возникшее независимо от растений и животных. Грибы, так же как растения и животные, – постоянные спутники человека, обязательные участники его жизни.

Ещё наши далёкие предки, с неимоверным трудом добывавшие себе пищу, находя грибы, с любопытством разглядывали их и пробовали использовать как продукт питания. И понадобилось немало времени и жертв для того, чтобы они смогли отделить съедобные от ядовитых.

Не за горами весна — время, когда грибники вынесут на прилавки свой товар. Время появления первых грибов — начало мая. Нужно помнить, что неопытные грибники вместе со съедобными грибами могут собрать ядовитые. Есть среди них грибы-двойники, внешне очень похожие на съедобные грибы.

Один из наиболее распространённых несъедобных грибов — горчак, или желчный гриб, который очень похож на некоторые формы белого гриба. К несъедобным грибам принадлежат сыроежки; наиболее опасны, смертельно ядовиты бледная поганка и строчки обыкновенные. Есть и другие опасные для употребления в пищу грибы. Следует помнить, что отравление ядовитыми, содержащими токсины грибами, может привести к смертельному исходу. Поэтому единственный способ надёжной профилактики грибных отравлений — это умение различать основные съедобные и ядовитые грибы по внешним признакам и не есть незнакомые грибы.

Но следует помнить, что грибы — ценный продукт питания. Они содержат многие полезные для организма человека питательные вещества. Всего существует 54 вида съедобных грибов, по своей пищевой ценности они разбиты на 4 категории.

К первой категории, самой высокой, относят белый гриб, груздь настоящий, рыжик настоящий. Ко второй — маслёнок, шампиньоны, подгруздок белый и груздь жёлтый (всего называют 11 видов). Наибольшее число видов принадлежит к третьей категории— 28, в том числе сморчки, лисичка обыкновенная, подберёзовик, сыроежки, волнушка, груздь осиновый и др. К четвёртой категории относятся грибы с грубой мякотью — скрипица, серушка, гладыш, подгруздок чёрный. При правильном сборе, заготовке и хранении их можно использовать в качестве полезного продукта питания. Грибы могут быть использованы свежими (в супах, в жареном виде и т. д.), а также солеными, сушеными или маринованными, причём определённым видам обычно соответствуют и определённые способы использования. Например, белый гриб, подберёзовик, маслёнок можно употреблять свежими, сушеными, маринованными. Грузди, волнушки и другие, имеющие едкий вкус, годны только для соления, так как едкость исчезает лишь при посоле. Главное — следует знать, что в соответствии пунктом: «Санитарных правил по заготовке, переработке и продаже грибов» грибникам-любителям запрещена продажа на рынке грибов вареных, соленых, маринованных и др. собственного приготовления. А покупатели должны сами позаботиться о безопасности своего здоровья, так как токсичные грибы (повторяем!) очень опасны для жизни.

В результате исследователям, как сообщается, удалось имитировать внешний вид, внутреннее строение и особенности питания прототакситов. Даже в таких условиях, которые способствуют разложению и высушиванию, ризоиды (нитевидные образования, служащие для прикрепления) M. polymorpha сохранили целостность и при сворачивании мха образовали концентрические окружности, напоминающие годовые кольца деревьев. Гифы — нити мицелия грибов, сопровождающих растущие мхи, — также пережили внешнее воздействие, приняв вид разветвленных трубочек в останках прототакситов. Наконец, нитевидные цианобактерии, обернувшиеся вокруг ризоидов M. polymorpha, напомнили биологам чрезвычайно тонкие трубочки, также обнаруживаемые в структуре останков.

Миксотрофные возможности маршанции авторы оценивали при выращивании мха в среде, содержащей глюкозу. Проведенный по окончании эксперимента анализ содержания стабильных изотопов углерода показал, что растение успешно прошло это испытание: атмосферное происхождение имели менее двадцати процентов содержащегося в тканях мха углерода. Требуемые концентрации стабильных изотопов ученые получали путем изменения общего числа присутствующих при росте M. polymorpha цианобактерий.

Полученные данные свидетельствуют в пользу того, что миксотрофия и объединение с микроорганизмами были характерны даже для примитивных растений, существовавших сотни миллионов лет назад.

Однако ресурсов, посвященных грибам, в в сети масса. Чем же Rus-Agaric.ru лучше других?
Дело в том, что это первый ресурс, на чьих страницах не просто организована энциклопедия грибов (попробуйте-ка найти нужный гриб среди моря остальных! ), а функционирует уникальный онлайн определитель грибов!

Как же это выглядит и как действует? Очень просто! Вы вернулись из похода за грибами и стали перебирать содержимое корзинки. И вот Вы видите гриб, который не узнаете. Залезаете в интернет, идете на сайт Русские грибы и загружаете определитель грибов. Заполняете маленькую форму, описывая странный гриб, жмете кнопочку и получаете список грибов, снабженный соответствующими линками, сходных с Вашим по виду. Теперь Вам ни к чему изучать сотню страниц справочника, а можно просмтреть 5-6 страниц с описаниями и фото грибов, похожих на тот, что у Вас в руках, по основным признакам!

Помимо онлайн определителя грибов на портале Rus-Agaric.ru можно найти рецепты заготовки грибов, способы их выращивания, узнаете что делать, если Вы или Ваши близкие все же отравились грибами…

Вставьте атом в замок зажигания

«Когда дело доходит до передвижения, все определяется единственным атомом», – говорит один из авторов открытия, профессор биохимии Мэттью Рединбо, чьи слова приводятся в пресс-релизе университета.

Но механизм, который обеспечивает бактерии передвижение, во многом схож с тем, который позволяет перемещаться куда как более высокоразвитым существам – по крайней мере внешне. Pseudomonas aeruginosa и ряд других микроорганизмов способен выпускать «ноги» – крошечные отростки, цепляющиеся за грунт (правильнее сказать «за субстрат», так как ползти они могут и по поверхности других клеток в теле животного или человека) и подтягивающие «корпус» в нужную сторону.

Внутри этих «ног», или пиль, находятся белковые структуры, способные сокращаться примерно так же, как и полноценные, образованные сотнями клеток мышцы. Только, естественно, эти «мышцы» устроены несколько иначе – в них нет того сочетания белков, которое обеспечивает сокращение мышц у животных. Вместо этого в пилях присутствует белок PilY1, который и решили исследовать биологи, поскольку без PilY1 бактерия передвигаться не может.

Ученые выделили белок, очистили его и заморозили. Белок при замораживании кристаллизуется и полученный кристалл исследователи отправили на рентген. Рентгеновское излучение, в отличие от обычного света, способно проявить структуру анализируемых образцов на уровне вплоть до отдельных атомов – по рассеянию на кристалле излучения биологи сумели воссоздать структуру белка.

Белок, как показали рентгеновские данные, имеет в центре своей молекулы (сложной, со множеством изгибов, формы) выемку, напоминающую скважину в замке. И как только в это отверстие попадает атом кальция – белок активируется и приводит пилю в движение. Чтобы узнать это, ученые поочередно лишали белок способности удерживать кальций и модифицировали его так, чтобы имитировать постоянное наличие атома внутри – в первом случае бактерия не могла выпускать пили, а во втором оказалась неспособна их втягивать.

Усиливает сходство этого природного механизма с замком зажигания тот факт, что сокращается не сам белок PilY1. Для того чтобы двигать пили, у бактерии есть два отдельных «мотора», а изучавшийся белок лишь каким-то образом координирует их действия. Возможно, понимание того, как именно это происходит, позволит использовать механизмы опасного микроба в «мирных целях»: например, для сверхминиатюрных роботов.

В результате экспериментов, британские биологи пришли к выводу, что препарат, действительно, показывает обнадеживающие результаты, однако быстро теряет свои свойства, попадая в организм. Кроме того, потенциально он может сочетаться с другим лекарством, восполняющим его недостатки, однако в этом случае могут появиться неожиданные побочные эффекты, который сократят возможность его использования.

Группа ученых рассмотрела два механизма воздействия препарата на клетки: низкие дозы кордицепина сдерживают неконтролируемый рост и деление злокачественных клеток, а высокие дозы лекарства не дают клеткам соединяться между собой, что также препятствует росту опухоли. По мнению специалистов, оба этих механизма имеют одинаковое действие – кордицепин нарушает производство клетками белка. В низких дозах препарат нарушает производство молекулы, которая собирает вместе частицы белка, а в высоких дозах мешает его выработке.

"Наши исследования открыли возможность начать изучение многих видов рака, которые можно лечить с помощью кордицепина. Мы сможем понять, как препарат действует на злокачественные клетки, а также, какие другие вещества можно с ним сочетать. Кроме того, на его основе мы сможем разработать и другие подобные лекарственные средства", - рассказала доктор Корнелия де Мур.

Как передает BBC, специалисты также разработали метод определения эффективности данного препарата в сочетании с другими лекарствами, что может снять проблему его деградации при попадании в организм. "Это даст нам больше возможностей", - подчеркнула Мур.

Ещё в 2000 году исследователь Тосиюки Накагаки (Toshiyuki Nakagaki) и его коллеги из университета Хоккайдо (Hokkaido University) экспериментально показали, что Physarum polycephalum умеет находить кратчайший выход из лабиринта, за что в 2008 году команда японцев получила Игнобелевскую премию по когнитологии.

Но теперь международная группа исследователей, в которую входил всё тот же Накагаки плюс его коллеги из университетов Хоккайдо, Оксфорда (University of Oxford) и Хиросимы (Hiroshima University), решила выяснить, помогут ли "интеллектуальные способности" слизевику найти верное решение в ситуации, когда требуется сбалансированно распределить усилия между несколькими целями.

Такая комбинаторная задача, по мнению авторов эксперимента, сходна с проектированием сети железных дорог. Соединение каждой точки со всеми остальными слишком расточительно, хотя для пассажиров оно означает кратчайшее путешествие в любой другой. Выстраивание же прямых связок между крупными пунктами зачастую означает большие "крюки" при поездках между второстепенными станциями. Нужен компромисс. А сравнить его можно с решением, которое уже было найдено людьми.

Потому японцы и британцы взяли подложку из агара и разложили на ней кусочки овсяных хлопьев (лакомство для слизевика) так, чтобы те представляли собой точную карту городов, лежащих вокруг японской столицы. Слизевик поместили в центр — он играл роль самого Токио. Через 26 часов организм соединил трубками все вкусные "города", причём рациональным способом. Опыт повторили несколько раз, и в очень многих случаях карта выростов слизевика неплохо совпадала с картой железнодорожных линий вокруг Токио.


Авторы исследования считают, что если выстроить компьютерную модель поведения данного организма, она поможет в дальнейшем находить оптимальные решения при проектировании транспортных сетей. Детали этого забавного опыта можно найти в статье в журнале Science.


Заметим, Physarum polycephalum далеко не первый раз используется в экспериментах, в которых ценными оказываются мобильные возможности слизевика, а также его "разумная" реакция на изменения окружающих условий (наличие или отсутствие пищи, свет). Так, в 2006 году британо-японская команда учёных и инженеров заставила слизевика управлять подвижным роботом.

В грибах также содержатся антиоксиданты, в частности селен, которые защищают клетки организма от повреждений и воспалений, чреватых осложнениями со здоровьем, добавляют медики. Благодаря селену грибы также укрепляют иммунитет, что чрезвычайно важно в борьбе с зимними вирусами. В грибах также обнаружены витамины рибофлавин, ниацин и пантотеновая кислота, способствующая поддержанию баланса энергии за счет расщепления белков, жиров и углеводов в теле. Эти витамины помогают обеспечивать функциональность и нервной системы. Врачи считают, что грибы являются одним из самых эффективных продуктов для защиты здоровья в зимнюю пору.

"На борту аппарата будет более 60 биологических объектов. Это цианобактерии (сине-зеленые водоросли), грибы и бактерии. Животные полетят - различные ракообразные, в частности, артемии, дафнии, другие рачки. Есть и насекомые - личинка комара полетит, растения - редис, ячмень", - сказала Новикова. Она напомнила, что первоначально старт "Фобос-Грунта" планировался на осень 2009 года, однако из-за необходимости дополнительных проверок и испытаний запуск был перенесен на ноябрь 2011 года.

По словам Новиковой, к моменту запланированного запуска в минувшем октябре были уже оформлены все документы, более того, биологические объекты находились в аппарате. Теперь контейнер с ними будет извлечен, однако задержка позволит ученым усложнить эксперимент. Новикова рассказала, что ученые планируют параллельно с полетом живых организмов к Фобосу провести эксперимент с тем же набором живых существ на околоземной орбите - на борту МКС, используя опыт и аппаратуру эксперимента "Биориск". Таким образом, у ученых будет контрольная группа, что позволит сопоставить влияние условий межпланетного пространства и околоземного.

Полет к Фобосу станет рекордным по длительности нахождением живых организмов в условиях открытого космоса - он будет длиться 33-34 месяца. Условия в межпланетном пространстве жестче, чем в околоземном, которое защищено от многих видов космических лучей магнитным полем планеты. Но микроорганизмы могут это выдерживать - ведь их находят даже в водных контурах атомных реакторов. "Мы во второй серии эксперимента "Биориск", который заканчивается, уже проверили, что выживает, а что не выживает. Например, семена томата не выжили, а семена редиса, ячменя, риса - выжили. А икра рыб не выжила. Другие живые организмы, например артемии, они мало того, что выжили, они сохранили способность к размножению", - сказала Новикова. Она подчеркнула, что "путешественники", вернувшиеся с Фобоса, будут исследоваться в условиях жесткого карантина, предусмотренного международными нормами Комитета по космическим исследованиям (COSPAR) для всех объектов, побывавших на других планетах.

Британские специалисты попытались найти другие лекарства, с которыми можно сочетать кордицепин, выяснив, как это вещество воздействует на клетки человеческого организма. Оказалось, что кордицепин в малых дозах подавляет неконтролируемый рост и деление клеток, воздействуя на выработку матричной рибонуклеиновой кислоты, а в больших дозах — не дает клеткам «слипаться» друг с другом. Кроме того, ученые создали методику, которая позволяет тестировать эффективность кордицепина в отдельности и в сочетании с другими препаратами.

Исследователи полагают, что результаты их труда помогут в создании более эффективных лекарств от многих видов онкологических заболеваний.

Как рассказал старший научный сотрудник Отдела наземных экосистем ЮНЦ РАН, кандидат биологических наук Юрий Ребриев, несмотря на сухую осень, экспедиции повезло с интересными находками.

« В Калмыкии грибы раньше практически не изучались. В заповеднике "Черные земли" на территории республики найден редкий гриб – шампиньон Бернара Agaricus bernardii. Вес плодового тела гриба - около 250 г. Это редкий вид грибов для степей и пустынь. Его шляпка (8-20 см в диаметре) – толстомясистая, полукруглая, серовато-коричневатая, шелковистая, покрыта крупными (до 1 см в диаметре) чешуйками. Запах гриба напоминает запах рыбы или карболовой кислоты», - рассказал Юрий Ребриев.

В Богдинско-Баскунчанском заповеднике (Астраханская область) биологи обнаружили звездовик сводчатый Geastrum fornicatum. Он занесен в Красную книгу России (2008 г. ). В России он в основном встречается в европейской части, преимущественно в лесостепной и степной зонах. За последние два года на юге России гриб находили всего два раза.

Ростовская область хорошо изучена микологами. Сейчас здесь насчитывается около 1025 макромицетов (грибов, имеющих видимые невооруженным глазом плодовые тела) и 1065 микромицетов. При этом наиболее изучены патогенные шляпочные грибы и гастеромицеты – грибы, имеющие одни из самых необычных по форме плодовые тела. Малоизученными пока остаются трутовые и сумчатые грибы (так называемые аскомицеты), их исследование ведется только с конца 1990-х годов.

Ежегодно микологи ЮНЦ находят более десятка новых для региона видов грибов. К ним относятся дождевики круглые и грушевидные, земляные звездочки, бокальчики (похожи на птичье гнездышко меньше наперстка), встречаются фаллические и клубневидные подземные формы. Например, дождевик лангермания (Langermania gigantea) – гриб белого или желтоватого цвета размером с футбольный мяч и более, весом до 30 кг. К его достоинствам можно отнести прекрасные вкусовые качества. Кроме того, считается, что он содержит вещества с противоопухолевыми и противовирусными свойствами.

Как пояснил Юрий Ребриев, результаты экспедиции пригодятся для исследований в области систематики, морфологии грибов и помогут выявить редкие и нуждающиеся в охране виды. Некоторые виды грибов ученые рекомендуют занести в новые выпуски региональной Красной книги.

В перспективы специалисты ЮНЦ РАН надеются подготовить Атлас грибов Юга России, где они будут ранжированы на съедобные и ядовитые. В специальном разделе будут описаны вредители древесины и грибные болезни растений.

В таком атласе, как считают микологи, нуждаются не только специалисты, но и грибники.

На фото: лангермания

Как это работает

В основе теории пангенома лежит постулат, что все организмы рано или поздно погибают, но до того в каждом таком организме по разным причинам умирают отдельные клетки. Фрагменты их ДНК поступают в кровь и циркулируют во внеклеточной жидкости (эту ДНК ученые назвали внеклеточной). В том же организме параллельно живет огромное количество микроорганизмов. А когда организм погибает, внеклеточная ДНК становится добычей микроорганизмов. Более того, некоторые из микробов могут сохранять захваченные гены из внеклеточной ДНК в своих хромосомах, а впоследствии делиться этими генами со сложно устроенными организмами животных и растений. И получается такой круговорот: все живое, уходя из этого мира, постепенно распространяет свои гены в окружающую среду, она, в свою очередь, какие-то возвращает обратно. По теории Виктора Теца, микробы постепенно аккумулируют гены всех живых существ в себе, тиражируют, передают. Эти гены могут сохраняться неопределенно долгое время. Например, есть микробы, которые делятся очень редко - чуть ли не один раз в тысячу лет. Такие найдены в глубинах Земли. Споры вообще сохраняют жизнеспособность миллионы лет. Это самый настоящий банк хранения генов. Внеклеточная ДНК гигатоннами измеряется в осадках океана. И все это генетическая информация. Растерять ее практически невозможно. Она все время меняется и перераспределяется. Все гены всех живых существ - это и есть пангеном, совокупность информации, наработанной за все время в несметном количестве бактерий. Все живое на Земле, по мнению профессора, связано не только в пространстве, но и, самое главное, во времени. А это может означать и то, что гены динозавров или папоротников из кембрийского периода тоже сохранились где-то в микроорганизмах.

Создается впечатление, что все живые существа на нашей планете - оболочки для выработки новых генов, а микроорганизмы - тот "транспорт", с помощью которого гены распространяются. Это и есть система, в которую ученые хотели бы вмешаться, чтобы установить свои правила "дорожного движения".

Непознанный мир

До сих пор мир микроорганизмов представляет для науки темный лес. Из микробов, живущих в человеческом организме, к настоящему времени изучено лишь около пяти процентов. О бактериях и грибах почвы и глубин Земли процент знаний и того меньше. О вирусах, представляющих собой внеклеточную форму жизни, наука вообще, можно сказать, пребывает в полном неведении. Большая часть относящихся к ним так называемых генетических подвижных модулей вроде всевозможных плазмидов обозначена в научных справочниках термином "криптические", что означает: их функции не выяснены. "Однако ничего функционально неактивного не существует, резонно замечает Виктор Тец. Природа не поддерживает то, что ей не требуется. В результате существует мир, который нами не познан, но от которого мы абсолютно зависимы". Если убрать с Земли людей, животных и растения, то жизнь как явление на планете сохранится. Но если убрать микробы, она остановится немедля. Это соображение - тоже в основе теории пангенома.

В ходе эволюции микробы поставили живые существа в полную зависимость от себя. Примерно от 3,5 до 5 килограммов массы нашего тела составляют микробы микрофлоры. Если нормальную микрофлору каким-то образом удалить из организма, человек погибнет через неделю, максимум через десять дней. Но сама по себе микрофлора чрезвычайно устойчива. Все микробы находятся в ней в особых сообществах биопленках, куда почти не проникают лекарства. После 10-дневного лечения антибиотиками микрофлора через три дня восстанавливается сама. "Микрофлору каждый из нас получает от родителей, и она находится с нами всю жизнь, говорит Виктор Тец. У каждого есть генетическая предрасположенность к тому, чтобы в нас жили определенные микробы. То есть наша микрофлора это родовая, генетическая черта".

В то же время полная степень зависимости человека от микробов науке не вполне понятна. С одной стороны, они сами вырабатывают в организме каждого из нас гормоны, витамины, мутагены. С другой стороны, пользуются нашими же гормонами, которые "включают" и "выключают" у них различные гены. Так и существуют параллельно два противоположных процесса - сохранение постоянства и изменчивость.

Обмен генами

Если считать микробы основой функционирования человеческого организма, сразу понятно, почему из поколения в поколение человек не становится сильнее и выносливее, хотя победил многие опасные болезни. Дело в том, что микрофлора должна постоянно подпитываться извне, получая новую генную информацию. Но сегодня эта подпитка слабеет: мы начали пить молоко, которое не скисает полгода. Стали есть пастеризованные продукты, стерильные, консервированные, в которых микробов содержится в десятки раз меньше. В результате у огромного количества людей развилась аллергия явный признак ослабления во внутренних рядах наших микробов. Но это еще не самое удивительное.

Когда мы едим, то употребляем чужие клетки клетки яблока, моркови или картошки. Это нормальная питательная цепочка. Но ровно до тех пор, пока нам попадаются продукты с естественной, природной генной структурой. Ведь если разобраться, в кишечнике происходит самое натуральное перераспределение ДНК. Опыт создания генно-модифицированных растений, которые все чаще попадают на наш стол, не что иное, как опыт направленного воздействия на это перераспределение, ведь ДНК изменено, оно не естественно и не несет информации о реальном мире. Когда мы едим генно-модифицированный огурец, каждая клеточка его содержит один и тот же чужеродный вектор, который, по сути, представляет собой пулю, засланную в пангеном. Вполне может быть, что при катастрофическом накоплении внеклеточной "вредоносной" ДНК возникнет угроза значительного сокращения срока жизни человека.

Практическая польза

Вообще теория пангенома прослеживает связь изменчивости и продолжительности жизни каждого организма. Если считать, что главная биологическая цель любого организма создание новых комбинаций генов, тогда понятно, как бы это ни звучало ужасно, почему распространены онкологические заболевания и почему они чаще всего смертельны. "В раковых клетках, говорит Виктор Тец, есть атипичные гены. То есть организм что-то выработал генетически новое, и с точки зрения пангенома он представляет интерес уже в том смысле, как забрать от него эти гены и попытаться их примерить к другим организмам". В плане поддержания жизни на Земле организм, наработавший новые неизвестные гены, свою биологическую функцию выполнил.

Если одна из основных целей обычной ДНК - сохранение генетической информации, то внеклеточная ДНК словно бы стремится изменить эту информацию. Нарушая этот процесс, можно влиять на лечение болезней человека, а в перспективе даже найти способы продления жизни. "Все болезни у нас вызваны микробами, в том числе атеросклероз, психозы, шизофрения, рак и даже скорость старения. Только возбудитель одного заболевания уже найден, а другого еще нет, - говорит Тец. - Когда мы стали прослеживать изменчивость генов, почти сразу же решили: внеклеточная ДНК у опухолевых больных должна содержать какие-то необычные последовательности. Раз есть сигнальные молекулы, значит, они кому-то что-то сообщают. Просто так ничего не бывает. Мы подумали: если заблокировать этот процесс, то, вероятно, можно приостановить и рост опухоли. Стали искать и нашли уникальные последовательности, не описанные в геноме человека, и в результате сформулировали идею направленного воздействия на внеклеточную ДНК. Вводя в кровь человека, больного раком, специальные агенты (например, ДНК-гидролизующие антитела), разрушающие внеклеточную ДНК, можно затормозить развитие опухоли, образование метастазов и улучшить общее состояние пациента".

Действительно, если пангеном развивает себя в качестве самостоятельной структуры и какие-­то ее проявления могут оказаться неблагоприятными для нас, то почему бы не предвосхитить это явление? Правила системы

Наука может развиваться по горизонтали, изучая то, что уже открыто. А может двигаться по вертикали, погружаясь в неизвестное. Теория пангенома - это не более чем концепция, модель. Это нечто похожее на таблицу Менделеева, которая в первоначальном варианте, может, и не оказалась абсолютно правильной, зато стала полезной для последующих изысканий. "До сей поры, - говорит Виктор Тец, - мы не стучались в дверь микромира, а выбивали кирпичи из этой стены. Мы секвенировали геном - это выдающееся достижение. Но, по сути, мы видим сиюминутную информацию. А она динамична и все время меняется. Только среди бактерий каждые 20 минут появляется новый вид!"

Теория пангенома подразумевает, что он существует как саморегулирующаяся, постоянно меняющаяся единая система, в которой есть своя логика развития: сохраняются получившиеся гены, отбираются наилучшие комбинации и становятся достоянием всей сети. Мы привыкли смотреть на мир исходя из идеи эгоцентризма человека. А пангеном подразумевает другой подход: каждый из нас - часть большой генетической сети, в которую встроен каждый из нас. Да, такая теория уничижает человека, сводя его к одной из форм изготовления генов. Но на что мы можем претендовать, если человек с интеллектом существует на планете ничтожно мало - всего-то 40-50 тысяч лет, а микробы появились 4,5 миллиарда лет назад? Откуда они возникли, это уже другой вопрос, на который пока нет ответа. Но зато есть система, которая миллионы лет поддерживает жизнь. Пангеном - лишь условное ее название. Но скорее всего, как считает Виктор Тец, это тотальное явление, планетарное. Это то, что потом, когда Земля развалится на куски, станет частицами комет и в виде генетической информации, наработанной на нашей планете, отправится на другие звездные объекты.

Пчелы различных возрастов выполняют разные задачи для колонии. Старшие пчелы вылетают для сбора нектара, в то время, как более молодые пчелы заботятся о «напрыске». Так как молодые пчелы получают более питательную пищу, если они не будут хорошо питаться, то они будут считаться старыми пчелами и начнут вести себя, как старые пчелы.

Поэтому, когда зерновые культуры в их среде обитания становятся менее питательными, много пчел начинают вести себя, как старые пчелы и оставляют меньше пчел, заботящихся о выводке. Так как пчелы-работницы редко живут в течение больше чем двух месяцев летом, колония может разрушиться в течение нескольких недель.

Паразиты, типа гриба Nosema и клеща Varroa могли также служить факторами CCD. Они широко распространены и могут сильно ослабить пчел. Клещ Varroa, в особенности, может нести вирусы. Инфекция Varroa, как часто находят, коррелирована с исчезновением пчелы.

В Соединенных Штатах, большинство пчеловодов переезжают в начале весны в районы Калифорнии, где преобладает выращивание миндальных орехов. Миндальные орехи - трудоемкие пищевые продукты для пчел, таким образом, они получают небольшую количество пищи из них, и эта нехватка ослабляет их иммунную систему. Это в свою очередь могло заставить молодых пчел вести себя, как старые пчелы, приводя к меньшему количеству пчел, заботящихся о выводке. Кроме того, когда очень много ульев находится в одном месте, они могут теряться и влетать в соседние ульи, таким образом, облегчая передачу болезней и паразитов, типа Nosema или Varroa.

Многие полагают, что пестициды, в специфических неоникотинах, могут убить пчел. Хотя Блакуайер сказал, что крупномасштабные исследования в США, Германии и Франции не показали никакого соотношения между использованием неоникотинов и смерти пчел, но нашли, что пчелы не любят опылять в оранжереях, где используются неоникотины.

Блакуайер также прокомментировал, что он не знает ни о каком исследовании, поддерживающем общественное мнение, что радиация от башен мобильных телефонов имеет отрицательный эффект на пчел.

Биологи подчеркивают, что подобное строение не встречается в природе. Это связано с тем, что развитие гриба из спор приводит к возникновению центральной симметрии, которой нет в спиральном случае. Исследователи подчеркивают, что изучение гименофора может помочь им в создании эффективных фильтрующих систем.

Совсем недавно в Бразилии ученые обнаружили новые виды светящихся грибов. Все они произрастают в постоянно затененных лесах и испускают зеленоватое свечение 24 часа в сутки. Предполагается, что свечение призвано приманивать животных, которые переносят споры на значительные расстояния.

Существует не так уж много удачных «инженерных решений», позволяющих справиться с проблемой обманщиков в симбиотических системах. На каждое из этих решений эволюция неоднократно «натыкалась» в своих блужданиях по пространству возможного (см. ссылки внизу). Одна из эффективных стратегий состоит в том, чтобы обеспечить генетическое однообразие симбионтов внутри каждой отдельной симбиотической системы. Это исключает возможность конкуренции между генетически различающимися разновидностями симбионтов за то, кто из них более эффективно будет эксплуатировать общие ресурсы (ухватит себе больший кусок общего пирога). Если все симбионты генетически идентичны, эгоистическая эволюция внутри системы становится невозможной, потому что из минимального набора условий, необходимых для эволюции, — дарвиновской триады «наследственность, изменчивость, отбор» — исключается один из компонентов, а именно изменчивость. Симбионтам-близнецам не важно, кто из них ухватит для себя больший кусок, ведь с точки зрения естественного отбора они все — просто одно и то же. Их эволюционные «интересы» автоматически отождествляются с интересами всей системы. При этом отбор перестает действовать на уровне индивидуальных симбионтов и начинает действовать на уровне целых симбиотических систем (см.: Микробиологи утверждают: многоклеточность — сплошное жульничество, «Элементы», 06.04.2007).

Именно поэтому эволюции так и не удалось, несмотря на многократные «попытки», создать нормальный многоклеточный организм из генетически разнородных клеток. Все настоящие многоклеточные организмы образуются из клонов — потомков одной-единственной клетки (см.: Амёбы-мутанты не позволяют себя обманывать, «Элементы», 06.10.2009). Но опасность появления обманщиков продолжает висеть, как дамоклов меч, даже над самыми совершенными кооперативными системами, такими как многоклеточные животные. Если в результате мутации одна из клеток приобретает способность размножаться независимо от организма, последствия могут быть ужасны (см.: Тасманийских дьяволов губят вампирские наклонности, «Элементы», 03.02.2006).

Если система состоит из крупного многоклеточного «хозяина» и маленького «симбионта», то для хозяина самый простой путь обеспечить генетическую идентичность симбионтов — это передавать их вертикально, то есть по наследству, причем заниматься этим должен только один из полов — либо самцы, либо самки. Именно так передаются, например, митохондрии у всех эукариот — строго по материнской линии, причем сами митохондрии размножаются клонально. Так же передают из поколения в поколения свои сельскохозяйственные культуры муравьи-листорезы. При вертикальной передаче генетическое разнообразие симбионтов автоматически поддерживается на близком к нулю уровне за счет генетического дрейфа и «бутылочных горлышек» (см.: Дрейф генов как фактор эволюции).

Существуют, однако, и симбиотические системы с горизонтальной передачей симбионтов. В таких системах симбионты у каждого хозяина генетически разнородны, они сохраняют способность к эгоистической эволюции, и поэтому среди них то и дело появляются обманщики. Например, известны штаммы обманщиков среди светящихся бактерий (симбионтов рыб и кальмаров), азотфиксирующих бактерий-ризобий (симбионтов растений), микоризных грибов, зооксантелл (симбионтов кораллов). Во всех этих случаях эволюции «не удалось» обеспечить генетическую однородность симбионтов, и поэтому хозяевам приходится бороться с обманщиками иными методами — например, иммунологическими. Это не так эффективно, но что поделаешь: естественный отбор замечает только сиюминутную выгоду и совершенно не интересуется отдаленными эволюционными перспективами.

Для того чтобы развился механизм, обеспечивающий генетическую однородность симбионтов, этот механизм должен давать немедленную выгоду, иначе отбор его не поддержит. Та выгода, о которой мы говорили до сих пор, — лишение симбионтов возможности эволюционировать в обманщиков — как раз относится к категории «отдаленных перспектив» и поэтому не может работать как эволюционный фактор на микроэволюционном уровне. Но если уж какому-то виду так повезет, что вертикальная передача симбионтов будет для него сопряжена с какой-то сиюминутной выгодой и поэтому будет закреплена отбором, это может обеспечить его отдаленным потомкам триумфальный успех.

2. Загадка термитов-грибоводов

Термиты подсемейства Macrotermitinae, освоившие эффективное сельское хозяйство (выращивание грибов), до сих пор казались исключением из вышеописанных правил. Передача симбионтов (одомашненных грибных культур) у них не вертикальная, а горизонтальная, однако грибы-обманщики в их огородах полностью отсутствуют.

Симбиоз термитов с грибами возник единожды свыше 30 млн лет назад в экваториальной Африке и оказался очень успешным. В настоящее время подсемейство термитов-грибоводов включает 10 родов и около 330 видов, играющих важнейшую роль в круговороте веществ и функционировании тропических сообществ Старого Света. В отличие от грибов, выращиваемых муравьями-листорезами, одомашненные термитами грибы уже утратили способность к самостоятельному существованию. Они растут только в термитниках на специально обустроенных грядках из растительного материала, пропущенного через кишечник термитов. Эти окультуренные грибы образуют особый род Termitomyces, все виды которого неразрывно связаны с термитами.

Основав новую колонию, термиты собирают в окрестностях споры грибов Termitomyces и засевают ими свои плантации. Естественно, исходный посевной материал оказывается генетически весьма разнородным. Грибы образуют в термитнике особые маленькие плодовые тела (нодулы), содержащие бесполые споры (конидии). «Бесполыми» эти споры называют потому, что они образуются без мейоза, а их геном идентичен геному родительской грибницы. Конидии служат исключительно для размножения грибов внутри термитника. Термиты питаются нодулами, а споры проходят через их кишечник неповрежденными и используются для засева новых плантаций. Термиты сооружают «грядки» из собственных испражнений, в которых измельченный растительный материал оказывается смешан в нужной пропорции со спорами грибов. Грибы не только снабжают термитов питательными плодовыми телами, но и перерабатывают непереваренный растительный материал таким образом, что и сами грядки в итоге становятся съедобными для термитов.

Грибам нужно позаботиться и о том, чтобы попасть в новые термитники. Конидии за пределы термитника обычно не распространяются. Для этого используются половые споры (базидиоспоры). Они образуются в плодовых телах другого типа — больших, прорастающих сквозь стены термитника наружу. Это «нормальные», обычные плодовые тела, характерные для грибов-базидиомицетов (к базидиомицетам относятся почти все съедобные грибы, плодовые тела которых мы собираем в лесу).

Из базидиоспор, принесенных термитами в новое гнездо, вырастают маленькие гаплоидные мицелии (грибницы). Клетки разных гаплоидных мицелиев сливаются и превращаются в дикарионы — клетки с двумя гаплоидными ядрами. Из них вырастают уже «настоящие», большие дикариотические мицелии, способные образовывать плодовые тела. Слияние ядер у базидиомицетов происходит только при образовании базидиоспор, непосредственно перед мейозом. Конидии содержат по два гаплоидных ядра, как и клетки мицелия, а базидиоспоры — по одному.

Таким образом, грибы производят маленькие плодовые тела в основном для термитов («альтруизм»), а большие — в основном для себя («эгоизм»). Стратегия грибов-обманщиков могла бы состоять в том, чтобы производить побольше больших плодовых тел и поменьше маленьких, переложив тяжкое бремя кормления термитов на менее расторопных соседей, растущих на тех же грядках. Но среди Termitomyces обманщиков нет, и до сих пор никто не знал, почему.

3. Удачный симбионт — залог успеха

Эту загадку разгадали нидерландские и датские ученые, опубликовавшие результаты своих исследований в последнем номере журнала Science. Они взяли несколько сотен проб грибных культур из 63 термитников, принадлежащих трем видам южноафриканских термитов-грибоводов. Генетический анализ этих проб показал, что в каждом термитнике выращивается только один штамм грибов. При этом в разных термитниках культивируются разные штаммы.

Таким образом, стало ясно, что термиты предотвращают появление обманщиков стандартным способом — при помощи монокультурного разведения симбионтов. Осталось только понять, как им удается создавать монокультуру из изначально разнородного посева. При этом нужно еще учитывать неизбежные случайные заносы «посторонних» базидиоспор из внешней среды в течение жизни колонии.

Оказалось, что всё объясняется особенностями взаимоотношений между штаммами грибов при плотном посеве — в сочетании с тем фактом, что размножение грибов внутри термитника полностью контролируется термитами. Авторы предположили, что у Termitomyces может существовать положительная корреляция между частотой встречаемости штамма в смешанной культуре и эффективностью его бесполого размножения. Иными словами, генетически идентичные мицелии, возможно, каким-то образом помогают друг другу — но не другим мицелиям — производить конидии.

Чтобы проверить это предположение, исследователи проращивали на искусственной среде конидии пяти грибных штаммов, взятые из пяти термитников. Пять типов спор смешивали в разных пропорциях. В каждом опыте 50% высеваемых спор принадлежало одному из пяти штаммов, а остальных было по 12,5%. Грибы растили до тех пор, пока они не давали первый урожай нодул с конидиями. Результаты полностью подтвердили ожидания исследователей. Оказалось, что тот штамм, который изначально преобладал в посеве, размножается гораздо эффективнее всех остальных. Среди образовавшихся конидий первого урожая в среднем 84% спор принадлежало доминирующему штамму (против 50%, ожидаемых при отсутствии зависимости размножения от численности).

Таким образом, между относительной численностью штамма в смешанной культуре и эффективностью его размножения существует положительная обратная связь. Это неизбежно должно приводить к формированию монокультуры уже через несколько циклов «пересевов», осуществляемых термитами.


Теперь нужно было выяснить, какова природа этой положительной обратной связи. С одной стороны, известно, что контакт с генетически отличающимся дикариотическим мицелием может стимулировать образование плодовых тел у базидиомицетов. Это, казалось бы, должно вести к повышению «урожайности» в смешанных культурах — и препятствовать формированию монокультуры. С другой стороны, отростки дикариотических мицелиев могут срастаться друг с другом, но только в том случае, если эти мицелии генетически идентичны. Чем крупнее мицелий, тем больше ресурсов он может направить на производство нодул и конидий. Это должно способствовать росту урожайности в монокультуре и вытеснению «меньшинств». Какой из двух факторов перевешивает?

Оказалось, что в смешанных культурах действительно образуется в 3–4 раза больше нодул, чем в монокультурах. В монокультуре нодул меньше, зато каждая нодула гораздо крупнее. В результате суммарный выход конидий в смешанных культурах составляет лишь около 15% от производительности монокультуры. Кроме того, суммарная масса нодул в монокультуре выше. Это, конечно, выгодно «земледельцам» — термитам.

Можно предположить, что дикий предок грибов Termitomyces оказался удачным кандидатом для доместикации (одомашнивания) как раз потому, что был склонен образовывать монокультуры при плотном посеве. Повышенная урожайность монокультур могла стать тем самым «сиюминутным преимуществом», которое позволило отбору поддержать и развить эту склонность на ранних этапах формирования симбиоза. В долгосрочной (макроэволюционной) перспективе она оказалась решающей, потому что избавила термитов-грибоводов от угрозы появления грибов-обманщиков. В конечном счете это обеспечило симбиотической системе эволюционный успех.

Некоторые виды термитов-грибоводов впоследствии всё-таки перешли к вертикальной передаче грибных культур, как у муравьев листорезов. Это могло способствовать дальнейшему повышению эффективности агрикультуры, потому что при вертикальной передаче грибам вообще не обязательно размножаться самостоятельно, и термиты могут, например, просто съедать большие плодовые тела. Однако до сих пор среди Macrotermitinae преобладают виды с горизонтальной передачей симбионтов.

Между прочим, при переходе людей от охоты и собирательства к производству продовольствия (в ходе «неолитической революции», начавшейся 10–12 тысяч лет назад) проблема выбора кандидатов для доместикации тоже стояла крайне остро. Хороший симбионт — большая редкость, и во многих регионах просто не нашлось подходящих видов животных и растений. Там, где их случайно оказалось больше всего, человеческая цивилизация стала развиваться с наибольшей скоростью. Об этом подробно рассказано в замечательной книге Джареда Даймонда «Ружья, микробы и сталь».

Авторы в течение двух лет наблюдали за группой растений, у которых были удалены высохшие кроющие листья, защищающие фиолетовый стебель длиной 3–5 см и розоватые бутоны M. odorata. Эти листья имеют коричневый цвет, напоминающий окраску лесной подстилки; при сравнении снятых спектров отражения ученые обнаружили, что по своим отражающим свойствам кроющие листья практически идеально соответствуют подстилке. Как показали наблюдения, травоядные животные намного чаще повреждали «оголенные» растения; кроме того, такие особи M. odorata давали в среднем меньше плодов.

Тем не менее привлекать определенные виды животных, которые опыляют монотропсис и разносят его семена, растению все же приходится. Эту функцию выполняют ароматические вещества, выделяемые M. odorata.


Стоит отметить, что в июле этого года другая группа исследователей уже сообщала о растении (псевдопанаксе толстолистном), использующем маскировочную окраску.


Полная версия отчета будет опубликована в декабрьском номере издания American Journal of Botany.

Подготовлено по материалам American Journal of Botany.

Вузы, где готовят специалистов-биологов, экологов и т.п., обычно имеют свои гербарные коллекции, которые соответствуют тем или иным необходимым данному учебному заведению требованиям. Возникновение научного гербария УдГУ связано с именем первого флориста Удмуртии, доцента Татьяны Прокопьевны Ефимовой. Она начала создавать его в 1949 году, и до 1986 года, пока работала на кафедре ботаники, он находился под ее постоянной опекой. Позже пополнением коллекции Ефимовой занялись ее ученики и последователи Н.В. Ложкина, В.А. Тычинин, А.Н. Пузырев, В.А. Шадрин, Н.Г. Ильминских, О.Г. Баранова. Наибольший вклад в пополнение гербарной коллекции внесла профессор О.Г. Баранова - ею собрано около 9 тысяч образцов растений. С 1989 года Баранова является его научным куратором.

Сегодня гербарий УдГУ насчитывает в своих фондах около 60 тысяч единиц хранения – это богатая коллекция. Здесь представлены образцы сосудистых растений, грибов, лишайников, мхов, найденных на территории Удмуртии. В гербарии УдГУ есть не только многочисленные сборы местных растений, но и заносных, «пришлых» видов – выходцев из Африки, Северной Америки, Турции и других азиатских регионов планеты. Имеются также образцы растений из соседних республик и других областей России.

Кроме научной коллекции, в гербарии УдГУ есть и учебная коллекция. Она собрана в разных странах мира и ботанических садах нашей страны. Среди прочих видов здесь можно увидеть образцы растений весьма экзотические: южные хвойные (кипарис, араукария, гинкго билоба), скальные и тундровые папоротники, представителя бобовых – «огненное дерево» с Мадагаскара, гуттаперчевое дерево из Китая, шелковичное дерево, бумажное дерево и другие виды Юго-Восточной Азии.

Роль правильно составленного гербария для науки бесценна. Гербарий не только документирует состав флоры определенной территории, но и показывает распространение отдельных видов, помогает исследовать их географическую, индивидуальную изменчивость, а также особенности строения отдельных органов растений (листьев, цветков, плодов).

Гербарий УдГУ известен многим специалистам городов России и зарубежья. В 2003 году он был включен в международную базу данных гербариев мира и получил свой индивидуальный код. Это значит, что он признан мировым научным сообществом, и труд наших биологов, приложивших усилия к его созданию, оценен по достоинству.

По мнению специалистов, глубинные донные отложения столь же информативны, как сердцевина ледников, несмотря на илистую консистенцию. Споры в такой субстанции хорошо сохраняются на протяжении многих веков. Автор публикации Жаклин Гилл (Jacquelyn Gill) из Университета Висконсин-Мэдисон (University of Wisconsin, Madison) и ее коллеги проводили количественный анализ сохранившихся в донных отложениях озера пыльцы, древесного угля и грибных спор, что позволило им построить временную шкалу древних климатических изменений в регионе. В частности, по количеству спор навозного гриба судили о численности мамонтов. Полученные результаты свидетельствуют о медленном уменьшении поголовья мегафауны, которое началось около 15 000 лет назад и, похоже, длилось около 1 000 лет.

Работа висконсинских исследователей исключает версию о том, что вымирание крупных животных в северном полушарии могло быть вызвано столкновением Земли с внеземным объектом около 13 000 лет назад. Кроме того, ими получены надежные сведения об экологических последствиях исчезновения таких животных как мамонты, мастодонты и гигантские наземные ленивцы. «После убывания их численности мы видим увеличение количества теплолюбивых лиственных деревьев и большее количество древесного угля, что свидетельствует об учащении лесных пожаров» - поясняет в интервью BBC News Жаклин Гилл. Еще один вывод ее исследования – падение численности мегафауны началось за 1 000 лет до наступления культуры Кловис - археологического периода эпохи палеолита, который застал конец так называемого висконсинского оледенения на всей территории Северной Америки и частично в Центральной и Южной Америке. Это означает, что не культура Кловис с ее доисторическими каменными орудиями охоты послужила причиной вымирания мамонтов и им подобных. Комментируя работу американских коллег в заметке, сопровождающей публикацию в Science, профессор Университета Джеймса Кука (James Cook University) в Квинсленде, Австралия, Кристофер Джонсон (Christopher Johnson) отмечает: «если мы хотим узнать историю экосистем на планете, мы должны серьезно оценить эффект вымирания мегафауны».

Но спутники передают информацию и о песчаных бурях, переносчиках патогенных агентов, таких, как бактерии, вирусы и грибы. "Климатические изменения оказывают влияние на распределение песчаных бурь на поверхности Земли, и, как следствие, на распространение болезней на различных континентах, - говорит Уильям Спригг, физик из университета Аризоны, изучающий атмосферу. - Переброска возбудителей инфекций через пыль - это новое научное обретение, - подчеркивает он. - До последнего времени мы думали, что основные патогенные переносчики совсем иные, комары, например". Согласно расчетам американских ученых, объем земной пыли составляет 3 млрд тонн. Каждый ее грамм содержит миллион бактерий, 100 тысяч вирусов и 10 тысяч грибов.

Благодаря спутникам можно прогнозировать пыльные бури за трое суток. Эти данные передаются в американские центры по контролю и профилактике заболеваний, где оцениваются риски и дается сигнал тревоги. Подобная тревожная сеть может быть по желанию распространена и на другие страны. Автор статьи отмечает, что в некоторых регионах планеты, на театрах военных действий, где находятся американские военнослужащие, исследования по распространению вирусов атмосферными векторами проводятся уже несколько лет. По мнению ученых, опасность, связанная с песчаными бурями, усугубляется присутствием в пыли и распространением тяжелых металлов, опасных для человека, таких, как никель, алюминий, свинец и стронций.

NASA в ближайшие годы намерено пополнить свой орбитальный космический флот, а с 2015 года заменить почти все ныне действующие спутники новыми усовершенствованными системами.

Согласно традиционным представлениям, при разложении упавших стволов и сучьев, или, как говорят специалисты, древесного дебриса, образуется единственный парниковый газ — углекислый. Но, оказывается, при разложении древесины трутовиками выделяется еще и метан. Ученые обнаружили его с помощью инфракрасного газоанализатора. Соотношение выделяемых грибами метана и двуокиси углерода составляет примерно 6:1. Метан присутствует и внутри древесины, где его концентрация в 5 раз выше, чем двуокиси углерода. Другими словами, при разложении древесины метана образуется значительно больше, чем выделяется в атмосферу.

Это неудивительно. Эмиссия метана всегда представляет собой «утечку» из замкнутого цикла, образуемого организмами, синтезирующими метан и окисляющими его. Синтезируют метан различные анаэробные бактерии, в том числе, метаногенные археи. Они населяют живую древесину и сохраняются в древесных остатках. Однако эти бактерии вряд ли смогли бы синтезировать метан без помощи древоразрушающих грибов, которые обладают ферментами, разлагающими целлюлозу и лигнин, а вещества, которые при этом образуются, используют бактерии. Окисление метана может происходить в плодовых телах грибов.

По мнению ученых, сложившийся симбиоз уникален, поскольку включает, казалось бы, несовместимые организмы: аэробные грибы и анаэробные бактерии. Этот симбиоз возможен благодаря тому, что трутовик растет и дышит в двух средах: его мицелий находится в древесине, в анаэробных условиях, и именно там разлагаются целлюлоза и лигнинн. А плодовые тела гриба торчат наружу, и в них происходят все окислительные процессы.

Точно оценить эмиссию метана достаточно сложно. По приблизительным расчетам, разлагающаяся древесина в лесах Западной Сибири ежегодно оставляет в атмосферу 6 Мт метана, а Российская Федерация в целом — около 40 Мт. Это 60% продукции российского метана. По мнению исследователей, древесный дебрис представляет собой ранее неизвестный источник биогенного метана глобального значения.

Если смотреть на плесневые грибы под микроскопом, удивляешься их разно-образию и тому, как они красивы. А какова «архитектура» плесневой колонии! Сложные разветвления и переплетения гиф, длинные цепочки или грозди различающихся по форме и размерам спор. А сами колонии — бархатные, пушистые, ворсистые, всевозможных цветов и оттенков, на поверхности блестят яркие жёлтые, оранжевые, малиновые капли экскретов (выделений)… Многократно задаёшься вопросом: почему же всю эту красоту до сих пор так и не догадались использовать в рисунках на тканях, дизайнерских разработках?


Однако слово «плесень» обычно ассоциируется у нас не с красотой природы, а с чем-то малоприятным. Заплесневелый батон или осклизлые пятна по углам подвала вызывают брезгливость. Ещё в недавние времена «плесенью» называли стиляг и тунеядцев, подразумевая, что это явление требует презрения и уничтожения.

Человечество недостаточно информировано о мире мельчайших существ, к которому принадлежит и плесень — микроскопические грибы. Сформировавшееся в быту мнение, что плесень — это всегда плохо, к сожалению, обусловлено непониманием роли грибов в мире природы и в нашей жизни. Что мы знаем о них? В учебнике биологии 6-го класса огромному царству грибов отведён только один краткий раздел, посвящённый преимущественно съедобным и ядовитым грибам. В итоге термин «грибы» привычно ассоциируется с плодовыми телами макроскопических грибов.

На сегодня описано 100 тысяч видов грибов (а по оценкам, на Земле их существует более 1,5 миллиона видов). Около двух третьих из известных относятся к плесневым микроскопическим грибам — мицелиальным (состоящим из ветвящихся нитей — гиф) и дрожжевым (округлым почкующимся клеткам). Макромицеты с привычными нам плодовыми телами составляют остальную треть.

Размножаются плесени обычно бесполым и вегетативным способом — спорами и фрагментами гиф мицелия, значительно реже — половым путём (слиянием клеток), когда происходит обмен генетической информацией.

Рождество без индюшки

Опасна ли плесень? К настоящему времени показано, что плесени могут быть ответственны за три группы неблагоприятных для человека эффектов: пищевые отравления — микотоксикозы, вызываемые грибами микогенные аллергии и непосредственно грибковые заболевания — микозы.

Всем известно, что нельзя употреблять в пищу несъедобные грибы. Но пищевые отравления могут вызвать и заплесневелые продукты, так как некоторые плесени образуют токсичные вещества. Крайне опасны для человека афлатоксины. Их производит микроскопический гриб зелёно-жёлтого цвета Aspergillus flavus, который может расти, особенно в тёплых условиях, на самых разных продуктах: джемах, сушёной рыбе, арахисе, бобовых и масличных культурах, зёрнах какао, кофе.



История обнаружения и исследования токсинов этих плесневых грибов драматична. Она началась в 60-х годах ХХ века. Сразу на нескольких птицефермах Англии произошла массовая гибель индюшат, да ещё прямо перед Рождеством, когда на праздничном столе обязательно должна быть индюшка! Изучив все обстоятельства дела, сотрудники экспертной лаборатории Скотленд-Ярда нашли причину отравления: завезённая из Индии заплесневелая арахисовая мука, которую добавляли в корм птице.

В настоящее время исследователи насчитывают от 200 до 400 видов микотоксинов, причём лишь у немногих из них изучена степень токсичности. Полагают, что безопасных уровней микотоксинов нет, даже самые малые их количества обладают нежелательным эффектом и способны со временем накапливаться в организме.


Но вот что важно: виды, способные вырабатывать токсины, образуют их далеко не всегда, а только в определённых условиях. И если в среде обитания человека выявлены токсинообразующие плесени, это признак не столько неизбежного отравления, сколько повышенного риска его возникновения.

Причиной отравления людей и животных может быть также заражение сельскохозяйственных продуктов плесневыми грибами. Согласно данным Международной организации продовольствия (ФАО), в настоящее время в мире до 25% урожая зерновых культур ежегодно загрязняются микотоксинами. Употребление в пищу «пьяного» хлеба, изготовленного из перезимовавшего под снегом зерна, на котором развиваются плесени фузарии, приводит к развитию алиментарно-токсической алейкии (снижению лейкоцитарной защиты организма). До 1944 года это заболевание называлось «септическая ангина». В СССР случаи отравлений регистрировались в Приморском крае, на Дальнем Востоке, в северных регионах страны.


На сегодня известно об аллергенных свойствах ряда чёрных плесеней. Пятна чёрной плесени можно увидеть в ванных, в подвальных помещениях, на сырых стенах и обоях, во влажных углах комнат, на потолках в местах протечек. Приходилось наблюдать несколько случаев развития чёрной плесени даже на лакированных или покрытых олифой деревянных поверхностях.

Грибной оппортунизм

Кожные грибковые заболевания (на ногтях, коже ног), которым подвержена значительная часть населения, хорошо изучены. Для борьбы с этими инфекциями уже найдены достаточно эффективные методы.

Более сложная проблема — «глубокие» микозы, то есть поражения грибами внутренних органов. Среди грибов имеется небольшая группа видов, которые являются специализированными, первичными патогенами и могут вызывать заболевания у относительно здоровых людей. Эти патогенные грибы встречаются преимущественно в регионах с тёплым тропическим климатом — странах Латинской и Южной Америки, США, Центральной Африки, Малайзии, Индии, Индонезии. А вот в Европе описаны лишь единичные «завезённые» случаи.

Лет 20 тому назад учёные начали активно обсуждать проблему так называемых вторичных микозов, когда у людей, уже имеющих серьёзное первичное заболевание, могут развиваться грибковые поражения. Вызывающие их грибы широко распространены в окружающей среде и обычно ведут сапротрофный образ жизни (потребляют отмершее органическое вещество) и только в определённых условиях могут вызывать заболевания человека. Такую гибкость свойств называют оппортунистической. А потому эту группу плесеней часто именуют оппортунистическими или потенциально патогенными грибами.

Наиболее подвержены вторичным микозам люди, страдающие различными формами дефицита иммунитета (онкологические и заболевания системы крови, СПИД, радиационное облучение, ожоги). Уровень заражения потенциально патогенными грибами низок. У здоровых людей подавляющее большинство потенциально опасных плесеней, попав в организм, не находит подходящих для себя условий, не выдерживает защитных реакций организма и, как результат, инфекция не развивается.

Какие же грибы потенциально опасны для человека и сколько их? В настоящий момент общее число таких плесеней и дрожжей, по оценкам учёных, 300—400 видов. Вторичные микозы могут вызывать дрожжевые грибы, особенно принадлежащие к нескольким видам рода Candida, а также плесневые грибы с развитым мицелием. Наиболее известными из вызывающих вторичные микозы плесневых грибов являются виды рода Aspergillus (Aspergillus fumigatus, A.flavus, A.niger).


В США разные формы вызванных ими аспергиллёзов наблюдались у 5—20% людей, перенёсших трансплантацию органов, больных лейкемией, находящихся на интенсивной химиотерапии, больных туберкулёзом.

Заболевания аспергиллёзом чаще всего развиваются на фоне иммунодефицита и существуют нескольких видов: от аллергического бронхопульмонального, когда поражены только лёгкие, до инвазивного, когда поражены и другие органы.

Виды грибов, которые известны как возможные возбудители аспергиллёза, обычно присутствуют повсеместно. Но повторяем: они могут угрожать здоровью людей, страдающих выраженными иммунодефицитами.

В России исследование и лечение глубоких микозов проводятся в нескольких научных центрах, ведущим из которых является НИИ медицинской микологии имени П. Н. Кашкина в Санкт-Петербурге. В Москве ежегодно проводятся совещания по медицинской микологии, организованные Национальной академией микологии России.

Что делает плесень опасной?

Интереснейший вопрос — какие плесени могут быть опасны? Какие свойства делают их таковыми?

По современным представлениям одним из факторов, определяющих потенциальную возможность плесени стать опасной для человека, может быть её диморфизм (два пути роста) — способность в одних условиях к мицелиальному росту (в виде активно растущих гиф), а в других — к росту в виде дрожжевых клеток.

Среди грибов пенициллов — одного из наиболее широко распространённых в природе родов — в последнее десятилетие способность вызывать глубокие микозы выявлена только у одного. И именно у него было установлено явление диморфизма. Случаи заболевания, вызванные этой плесенью, описаны в Юго-Восточной Азии.

Другое опасное свойство плесеней, вызывающих заболевания человека, — возможность развиваться при повышенных температурах. Предлагают даже считать плесени, способные расти при температуре 37^оС, имеющими «патогенный потенциал». Такими свойствами обладает большинство представителей рода Aspergillus, среди которых довольно много видов, опасных для человека, но до сих пор не выявлено случаев диморфизма.

А где потенциально болезнетворные плесени для человека распространены в природе? В лаборатории почвенной микологии факультета почвоведения МГУ уже более 15 лет проводятся исследования основных закономерностей распространения таких плесеней на европейской территории России. Разнообразие потенциально патогенных грибов в почвах растёт с севера на юг. Наименьшее их количество выявлено в северных хвойных лесах, лесотундре, а также в горной местности, например в зоне субальпийских лугов и выше. Пожалуй, самое важное то, что и на севере, и в горах основная масса оппортунистических грибов представлена видами, опасные свойства которых отмечаются крайне редко. В северных широтах исключение составляют песчаные морские берега — пляжи, где присутствие оппортунистических грибов, в том числе и возбудителей глубоких микозов, резко возрастает.

Логично предположить, что наибольшее количество вторичных микозов должно приходиться на районы тёплых широт, где потенциально опасных микроорганизмов значительно больше. Но в то же время можно предполагать наличие более стойкого иммунитета к своей «плесневой среде» у людей, поколениями в ней живущих.

Плата за комфорт

В развитых странах северных широт проблема негативного влияния плесеней на человека может усугубляться по нескольким причинам.

Главная из них — формирование человеком своей среды обитания. Развитию плесеней способствует то, что люди тщательно создают в жилых и общественных помещениях наиболее комфортные для себя условия, которые существенно отличаются от внешней среды. Эти условия хороши и для плесеней: постоянно поддерживаемая в квартирах температура 18—25^оС оптимальна для их роста. Побелка, обои, бумага, ткани, ковры, кожа, деревянная обшивка — всё это подходящие субстраты для роста микроскопических грибов. И плюс к этому герметичные окна, создающие из жилых помещений термостаты с повышенной влажностью.


Использование кондиционеров не всегда помогает в решении проблемы. Многократно было показано, что в них, если не промывать и не менять регулярно фильтры, могут развиваться плесени, в результате чего споры грибов будут уже принудительно «нагоняться» в помещения.

Новая среда обитания

Современные города — это особые экосистемы, которые весьма существенно отличаются от природных, зональных биоценозов по климатическим, физико-химическим свойствам почв и атмосферы, структуре сообществ животных, растений, микроорганизмов, наличию большого числа сооружений из созданных человеком материалов, высокому уровню загрязнения внешней среды, в том числе бытовыми органическими отходами и т.д. В городах, как правило, теплее, чем в пригороде. Для почв городов в северных и умеренных широтах по сравнению с холодными кислыми зональными почвами характерны более высокие температуры, ослабление промерзания, нейтральная или слабощелочная реакция среды, то есть создаются как бы «более южные» условия. В наших многолетних исследованиях было показано, что в городских почвах в разных природных зонах (в Кандалакше, Лабытнанги, Москве, Серпухове, Нальчике) возрастает количество оппортунистических грибов. Если в зональных почвах доминируют плесени рода Penicillium, то в городах наблюдается увеличение разнообразия и обилия представителей родов Aspergillus, Paecilomyces, среди которых много потенциально патогенных грибов. Наибольшее накопление было выявлено в мегаполисе — в Москве.


Более того, во внешней среде города, как правило, происходит обогащение почв многочисленными органическими загрязнителями (пищевыми отходами, бытовым и строительным мусором, шерстью и перьями животных и птиц и т.д.). Это создаёт благоприятные условия для существования потенциально опасных грибов, в особенности на фоне уменьшения присутствия естественных природных группировок микроскопических грибов. По нашим данным, в городских почвах наблюдается деградация так называемых целлюлозолитических грибов, преобладающих в лесных подстилках, что может быть связано отчасти со скудностью городского растительного покрова, но в большей степени с осенним вывозом листьев за черту города. То есть мы сами уничтожаем условия для существования полезных грибов. В относительно экологически благополучном московском районе Тушино разнообразие и обилие потенциально опасных грибов, среди которых встречались и дерматофиты (разлагающие кератин, содержащийся в волосах и ногтях человека, шерсти и ногтях животных), было наибольшим в почвах дворов жилых микрорайонов.

Свой «вклад» в накопление потенциально опасных плесеней во внешней среде города дают городские сооружения, на поверхности которых они могут развиваться. Плесени в приземных слоях воздуха в городе легко могут распространяться как самими грибными спорами (из почв, с поверхности домов), так и с частицами почвенной пыли. Самое безопасное время с точки зрения «плесневого загрязнения» — зима.

Есть ещё ряд факторов, влияющих на формирование «плесневой среды» города. Здесь чаще встречаются организмы с более тёмной окраской, обусловленной накоплением чёрных пигментов — меланинов. Впервые этот эффект «индустриального меланизма» наблюдали во второй половине XIX века в Англии на бабочках берёзовой пяденицы. За последние 30—40 лет практически незаметно сформировался меланизм городского сизого голубя — во многих городах мира он чаще чёрный, чем сизый. И среди плесени в городах выявляется повсеместно больше тёмноокрашенных видов, особенно в непосредственной близости (до 5 м) от автомагистралей. Вероятно, это можно объяснить повышенной устойчивостью меланинсодержащих плесневых грибов к тяжёлым металлам, аккумулирующимся вдоль автодорог. Важно отметить, что среди тёмноокрашенных плесеней многие виды известны как способные вызывать аллергии человека. И ведь именно вблизи шоссейных дорог расположены пешеходные тротуары и остановки транспорта.

Миллионы людей ежедневно посещают метро. Стоя на платформе, вы часто ощущаете, как вместе с потоком воздуха несётся пыль впереди приходящего поезда. Трудно предположить, что, вдыхая эту пыль, вам удаётся избежать «дозы» микробов, плесеней, поскольку в систему вентиляции метро воздух (вместе с содержащимися в нём микроорганизмами) попадает с городских улиц.

Чистильщики и пионеры

Ну вот, о неприятностях, связанных с грибами, мы рассказали немало. А теперь о главном — о невозможности жизни без грибов.

Развивающаяся на гниющем материале плесень делает великое дело. Подавляющее большинство грибов ведёт сапротрофный образ жизни: питается органическим веществом отмерших организмов и растительными остатками, гниющими корнями и травой, опавшими ветками и листьями, экскрементами животных, мёртвыми насекомыми и прочим, то есть являются деструкторами — разрушителями. Список органических веществ, поглощаемых плесенями, может быть очень широк — сахара, целлюлоза, органические кислоты, циклические соединения, белки. Разрушая мёртвое органическое вещество, грибы возвращают отдельные «кирпичики» углеродных соединений в почву, чтобы растения вновь могли их использовать для построения своей биомассы. Осуществляемая макроскопическими и плесневыми грибами постоянная гигантская работа по разложению и минерализации разнообразных органических соединений имеет глобальное значение в масштабах биосферы, замыкая круговорот углерода в природе.

Грибам в природе отведена также важнейшая роль в освоении новых территорий. Плесневые грибы обладают высоким потенциалом выживания в различных, нередко экстремальных условиях существования: в присутствии малых количеств органических веществ и влаги, при воздействии ионизирующего радиоактивного и ультрафиолетового излучения. Они обитают повсеместно в почве, воде, присутствуют в воздухе, сохраняют жизнеспособность в условиях вечной мерзлоты.

По сравнению со многими другими организмами мицелиальные микроскопические грибы проявляют большую устойчивость к усиливающейся в последние десятилетия, иногда экстремальной, техногенной и антропогенной нагрузке на окружающую среду. Таким ярким примером может быть самая крупная техногенная катастрофа XX столетия. С первых дней после аварии на Чернобыльской АЭС изучением механизмов выживаемости и приспособительных стратегий грибов в условиях высокого радиоактивного загрязнения вплотную занимается профессор Н. Н. Жданова с коллегами из Института микробиологии и вирусологии им. Д. К. Заболотного НАН Украины. За эти годы из 30-километровой зоны отчуждения Чернобыльской АЭС с различных субстратов, загрязнённых радионуклидами, было выделено более 200 видов плесеней. А непосредственно на стенах помещений 4-го энергоблока и объекта «Укрытие» было обнаружено около 50 видов. Это ли не иллюстрация того, что грибы могут быть одними из самых живучих из живых организмов. Возможно, такие их свойства мы сможем со временем применить.

Плесень — работница

Если рассуждать о плесенях с точки зрения человека, то они имеют массу полезных для него свойств. Столетия тому назад люди придумали использовать плесени для приготовления разных пищевых продуктов. При помощи дрожжей (микроскопических грибов, которые имеют не развитый мицелий, а растут в виде отдельных или сцепленных вздутых клеток) производят вина, пиво, хлеб, квасят капусту, солят огурцы, делают колбасы. В Европе истинные плесени, имеющие развитый мицелий, — микроскопические грибы рода Penicillium, — используют при изготовлении сыров — французских рокфора, камамбера, бри, голубого датского, итальянской горгонцолы, английского стилтона. В странах Востока, в Японии плесени рода Aspergillus издавна применяют при производстве спиртных напитков, например рисовой водки саке, при приготовлении продуктов питания из сои, а также разнообразных соусов. А плесневый гриб Aspergillus niger — так пугающая всех чёрная плесень — начиная с 30-х годов XX века во всём мире до сих пор широко применяют в пищевой и фармацевтической промышленности как основной продуцент для производства лимонной кислоты.

Многие плесени используют в пищевой и других отраслях промышленности для получения ряда ферментов, органических кислот, витаминов. Например, способность представителей многих родов плесневых грибов продуцировать целлюлозолитические ферменты применяют в целлюлозно-бумажной промышленности для переработки сырья и получения определённых сортов бумаги и картона из древесных и бумажных отходов. В пищевой промышленности фермент пектиназу (продукт плесени Penicillium glabrum) используют для улучшения качества, осветления фруктовых соков. Амилазу применяют для гидролиза крахмала, белков сои и риса. Набор протеолитических ферментов нескольких видов рода Aspergillus необходим для очистки от волос и размягчения кож в кожевенной, текстильной промышленности.



В сельском хозяйстве уже несколько десятилетий весьма успешно работает препарат триходермин, изготавливаемый из грибов рода триходерма, для подавления роста паразитарных грибов, патогенных для культурных и декоративных растений. Опасные для насекомых плесневые грибы нужны для борьбы со многими насекомыми-вредителями, например колорадским жуком, картофельной коровкой, кукурузным мотыльком, свекловичным долгоносиком, щитовками, нематодами, клещами.


Основное свойство грибов — разлагать разнообразные органические субстраты — используют при очистке сточных вод: плесневые сапротрофные грибы в комплексе с простейшими и бактериями составляют «биоплёнку», которой покрывают камни «загрузки фильтра» в очистных сооружениях (см. «Наука и жизнь» № 9, 2008 г.). Без этого жизнь в больших городах была бы крайне затруднена. Даже в авиастроении нашлось место плесневым грибам — при их участии изготавливают смеси, защищающие крылья самолётов от обледенения при взлёте и посадке.

Доктор плесень

Человеку впору поклониться плесени за то, что именно из неё в середине ХХ века был получен первый антибиотик — пенициллин (продуценты плесени Penicillium notatum или Penicillium chrysogenum), использование которого в медицине спасло жизнь миллионам людей. Последний вид до сих пор служит источником промышленного производства этого антибиотика.

Из пенициллов был также получен антибиотик гризеофульвин с противогрибковым действием (продуцент Penicillium griseofulvum). Из Aspergillus fumigatus выделили антибиотик фумагиллин, помогающий при амёбной дизентерии. Сегодня одна из наиболее эффективных групп антибиотиков — цефалоспорины. Впервые соединение этого класса выделили из плесневого гриба Cephalosporium.


Наряду с антибиотиками другими важнейшими веществами, получаемыми из плесеней, стали статины. Их считают главной группой лекарственных препаратов, используемых для снижения содержания холестерина. По мнению известного кардиолога В. Робертса, статины для атеросклероза — то же, чем был пенициллин для инфекционных болезней. Первым статином, нашедшим клиническое применение, стал выделенный из плесневого микроскопического гриба Aspergillus ter-reus ловастатин, зарегистрированный в США в 1987 году.

Данный перечень полезных для человека веществ, создаваемых плесенями, конечно, не полный. Более того — это minimum minimorum. На самом деле, сегодня из плесеней и при их помощи получают сотни разнообразных продуктов, без которых существование современного человечества невозможно!

Опять глобализация

Любые организмы в мире природы примитивно расценивать только как что-то плохое или хорошее. Взаимоотношения человека с живой природой намного сложнее и интереснее. Люди лучше представляют себе мир животных и растений, которые каждый день можно видеть, слышать, обонять, трогать, наслаждаться видом и общением. Нас не удивляет великое разнообразие форм окружающих растений и животных. И в голову не приходит относиться с предубеждением ко всем растениям из-за отдельных опасных представителей, например ядовитых борщевика и белены, населяющих придорожные насыпи и мусорные отвалы, пустыри и окраины полей. Мы воспринимаем царство животных как данность и с уважением относимся к ним, будь то крокодил, гремучая змея, скорпион или белый медведь, но держимся от них на расстоянии и соблюдаем специальные меры безопасности. Почему бы также не относиться к царству грибов?

Если оглядеться вокруг, то мы все постоянно контактируем с плесенью, только никогда об этом не задумываемся. Мы помним, что вокруг нас постоянно присутствуют бактерии и вирусы, но ровно так же везде вокруг нас находятся и микроскопические грибы. Плесени есть везде — в поверхностных слоях пресной и морской воды, на поверхности растений, в воздухе. Больше всего их содержится в почвах. По разным подсчётам, численность грибов в одном грамме почвы может составлять десятки и сотни тысяч спор и сотни метров и даже километры мицелия!

Содержание спор плесневых грибов в воздухе во внешней среде обычно составляет тысячи, реже (в результате человеческой деятельности) десятки тысяч единиц в 1 м3. Внутри помещений, в зависимости от состояния и характера их использования (жилые, общественные, производственные), эти значения могут существенно варьировать от десятков и сотен спор в 1 м³ до нескольких десятков тысяч. Любая заплесневелая стена — прекрасный источник поступления грибных спор в воздух помещений. Важно и что находится внутри помещения.



Анализ данных последних лет в разных странах о присутствии спор плесневых грибов и в воздухе различных помещений выявил, что наиболее чистыми по этому показателю оказываются больницы, офисы, то есть помещения, где проводят каждодневную тщательную уборку: хотя посещаемость их высока, содержание плесневых грибов в среднем составляет сотни спор в 1 м³. В квартирах, как правило, содержание грибных спор в воздухе больше и может достигать нескольких тысяч. А вот наибольшее количество плесени (до сотен тысяч и миллионов спор) обнаруживается в воздухе предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции.

Изменение окружающей среды не может не сказаться на развитии плесеней. Этому будут способствовать потепление, увеличение влажности климата в отдельных регионах. Представьте себе, современная глобализация также влияет на распространение плесеней. Это перенос спор воздушным путём и с транспортом, с продуктами питания, произведёнными в самых разных регионах мира. В последние годы отмечаются случаи заболевания глубокими микозами (возбудитель Penicillium marnefii, типичный для тропических широт) не только у европейцев, посетивших тёплые страны, но и у людей, никогда в них не бывавших.

В совместной эволюции человека и плесени нет ничего удивительного. Подобные тенденции известны и для других организмов. В самой тесной связи с человеком и его бытом существует и развивается множество видов животных, растений. Вот и в плесенях в среде, создаваемой человеком, преобладают вездесущие виды с высоким потенциалом выживания. Насколько это плохо как для человека, так и для природы в целом, однозначно сказать сложно. Однако нельзя не обращать внимания на рост случаев выявления вторичных заболеваний микозами в последние годы. Тем более, современный ритм и стрессовые условия жизни часто способствуют снижению иммунного статуса человека.

Не надо бояться плесени, она приносит человеку много пользы. Но надо учиться налаживать свой быт так, чтобы поддержать здоровье и экологическое благополучие. Плесень многолика. Да, она может причинить вред, став причиной болезни, но она несёт и благо — формирует почву, даёт нам вино, сыр и хлеб.

В своей книге я описал как самые обычные, широко распространенные, так и редкие виды грибов, использовал новейшие научные данные и привел наиболее современные названия каждого из видов. Грибы можно найти повсюду, в любой стране и почти в любых условиях, так что можно бесконечно исследовать их или же просто любоваться ими в естественной среде. Надеюсь, эта книга поможет вам открыть для себя удивительный мир грибов.

Судя по содержанию платины и золота в морской воде и микроорганизмах, грибы, заселяющие железоминеральные конкреции океанского дна, могут избирательно поглощать платину. Они концентрируют этот металл в 10 000 раз, а золото — менее чем в 1000. Почему микроорганизмы избирательно поглощают платину, пока не ясно. Возможно, дело в том, что ионы платины образуют комплексы-катализаторы, необходимые для биохимической реакции превращения метана в метиловый спирт.

На Земле несколько раз отмечалось массовое исчезновение живых организмов. Самой известной считается трагедия, произошедшая приблизительно 65 млн лет назад, на границе Мелового и Третичного периодов. Тогда вымерли динозавры и многие другие морские и земные обитатели. Однако более загадочным считается все-таки исчезновение видов после Пермской катастрофы, на границе Пермского и Триасового периодов. Тогда вымерли почти все виды организмов, населяющих гигантский континент Пангею. Причина катастрофы остается неизвестной по сей день.

В 1996 г. ученые исследовали остатки Reduviasporonites, которые были распространены в Пермском и Триасовом периодах и пришли к выводу, что эти микроорганизмы были грибами. Однако более поздние исследования показали, что Reduviasporonites - это вид морских водорослей.

Теперь же ученые международной группы утверждают, что Reduviasporonites были именно грибами и питались мертвыми деревьями. Команда исследовала углерод и изотопы азота в окаменелых остатках Reduviasporonites. Аналогичные изотопы были обнаружены и в окаменелых остатках деревьев, поэтому ученые сделали вывод, что грибки питались мертвыми деревьями.

Марк Сефтон из лондонского университета полагает, что грибки просто захватили мир после катастрофы, и это вызвало очень большие изменения в окружающей среде. По его словам, тогда могло произойти сильное извержение вулкана, в результате которого в атмосфере появилось большое количество двуокиси серы и других вредных газов. Затем на землю выпали кислотные дожди, которые и погубили большую часть видов. Для грибков Reduviasporonites настал самый благоприятный период, тогда, по словам Сефтона, "они чувствовали себя как дома".

"Экспертом" космонавт занимается второй день - накануне он в течение 2,5 часов проводил отбор проб микрофлоры в российском сегменте. "Цель эксперимента - исследование ранних признаков микродеструкции поверхностей гермокорпуса и конструкций в приборных отсеках моделей российского сегмента, - пояснили в ЦУП. - Исследование проводится совместно с мониторингом температурно-влажностных параметров, акустических полей ультразвукового диапазона и других факторов, способных влиять на процессы микродеструкции".

Сегодня к сбору "урожая" грибов и бактерий подключается и молодой коллега Падалки - Роман Романенко. В плане его работ значится "забор проб с поверхности и оборудования функционально-грузового блока (ФГБ) "Заря", который проводится в рамках эксперимента "Биодеградация". Цель исследования - определить степень биоповреждений от бактерий, которые заводятся внутри "орбитального дома".

Особое внимание микробиологической обстановке на ФГБ космонавты уделяют потому, что их предшественники по неосторожности развели там грибы. "Космонавты мылись в "Заре", а мокрые полотенца и белье складывали на панелях", - рассказала ранее руководитель эксперимента, заведующая лабораторией микробиологии Института медико-биологических проблем РАН Наталья Новикова. В результате на модуле развелись грибы, что привело к значительному ухудшению санитарно-микробиологического состояния ФГБ.

Появившиеся на борту МКС грибы могут нанести серьезный вред здоровью космонавтов, поскольку являются сильными аллергенами. Чтобы максимально сократить этот риск, специалисты в срочном порядке ограничили возможности использования ФГБ для санитарно-гигиенических процедур, рекомендовав экипажам использовать для этих целей сначала европейский "грузовик" ATV, а после его отстыковки - переходные отсеки российского и американского сегментов. Кроме того, космонавтам предписали провести генеральную уборку блока "Заря". Теперь все экипажи тщательно следят за состоянием этого блока.

Мутинус Равенеля родом из Америки , его находили в 1942 году в Эстонии, затем в 1980 году - в Риге и в 1984 году - вновь в Эстонии.

Занесенный в 2008 году в Красную книгу Эстонии, это вид с неопределенным статусом, поскольку он "пришелец" и о нем мало что известно, пояснил миколог.

Гриб этот, как и шампиньон, вырастает исключительно в местах, где живут люди: в садах, на свалках, во дворах домов.

Исследователи обнаружили, что от листьев к корням растения пошел сигнал. Реакцией на этот «зов о помощи» явилось интенсивное выделение корнями органической яблочной кислоты, которая привлекла микроорганизмы, находящиеся в почве. Известно, что все растения синтезируют яблочную кислоту, но только в особых условиях и для специфических целей. Вскоре листья растений приобрели нормальную окраску – растения выздоровели.

Участвовавший в опытах с растением Arabidopsis ученый-биолог Хэрш Бэйс заявил: «Растения значительно умнее, чем мы могли полагать… Мы обнаружили, что у них есть способ получить помощь извне, – пояснил Бэйс. – Растения не могут уйти с места обитания, так что им остается единственный путь – симбиоз».

Путем всасывания корнями солевых растворов химических элементов растения получают из почвы тот элемент, который им требуется. Чаще всего химические элементы находятся в почве не в виде готовых растворов, а в связанном состоянии, в виде природных минералов и их солей. И здесь растения начинают думать. Они выделяют в ризосферу (прикорневую зону) ферменты, привлекая тем самым «докторов» – прикорневых обитателей микромира, а те помогают растениям добывать из почвы минеральные элементы, растворяя их и превращая в доступные для усвоения вещества.

Человек слишком мало знает о растениях, относясь к ним как к низшей форме жизни. Доктор биологических наук академик РАН Игорь Тарчевский утверждает, что растения живут куда более насыщенной жизнью, чем принято думать. Например, ствол куста сирени разворачивается на 180 градусов, когда на нем делают надруб и ставят свежей раной к другому больному растению. Таким образом, сирень оберегает себя от заражения. Любой садовод знает, что материнское дерево заболевает, если погибают пересаженные от него молодые деревца.

В клетках растений существует семь сигнальных систем, которые помогают растению выжить, доставляя информацию об опасности. Поверхность клетки снабжена рецепторами, они воспринимают внешнее событие, посылают сигнал в центральную часть, в ядро клетки, посредством химических реакций. Там гены считывают информацию и перепрограммируют клетку на защитные функции. Растения могут даже предупреждать друг друга об опасности и заранее подготовиться к ней, чтобы нейтрализовать ее негативное воздействие.

Игорь Тарчевский утверждает, что, изучая растения, механизм их самозащиты, ученые исследуют возможность избавления от недугов, которые поражают человека. Например, такая серьезная болезнь, как бронхиальная астма, вскоре перейдет в разряд излечимых. Таким образом, растения могут помочь человеку отыскать методы лечения болезней.

Зато по возвращении они поведали об огромных растительных "кувшинах". И эти истории заинтересовали исследователя Стюарта Макферсона (Stewart McPherson) из центра Red Fern Natural History, независимого британского ботаника Элистера Робинсона (Alastair Robinson) и филиппинского учёного Фолькера Хайнриха (Volker Heinrich).

Через несколько лет трое естествоиспытателей сумели организовать научную экспедицию на гору Виктория. По мере прохождения через лес они сначала нашли обильные заросли известных плотоядных растений-кувшинов Nepenthes philippinensis, а заодно открыли странные розовые папоротники и синие грибы, которые они не смогли идентифицировать, да ещё — неизвестный ранее вид росянки. В ходе экспедиции учёные также повстречали плотоядный кувшин Nepenthes deaniana, который биологи не видели в дикой природе вот уже 100 лет.



Однако, поднявшись выше 1,6 километра над уровнем моря, они наконец-то увидели то самое новое растение, о котором ранее говорили путешественники. "Оно является крупнейшим среди всех хищных видов растений и создаёт впечатляющие ловушки, большие, чем у других видов, способные поймать не только насекомых, но и грызунов, столь крупных, как крысы", — заявил Макферсон.

Это плотоядное растение было названо Nepenthes attenboroughii — в честь знаменитого популяризатора мира природы, британского натуралиста и телеведущего Дэвида Аттенборо (David Attenborough).

Теперь же группа исследователей опубликовала подробный доклад о Nepenthes attenboroughii в своей статье в Botanical Journal of the Linnean Society.

С 1950-х годов ядовитые грибы Russula subnigricans являлись причиной неоднократных отравлений жителей запада Японии (в 7 случаях были зарегистрированы отравления со смертельным исходом). Тем не менее, идентификация токсина этих грибов была осуществлена много позже [по словам Кимико Хасимото (Kimiko Hashimoto), возглавлявшего исследования, это обусловлено быстрой полимеризацией молекулы токсина].

Симптомом отравления этим грибом является острый некроз скелетных мышц (rhabdomyolysis), приводящий к попаданию миоглобина в кровь, что приводит к дисфункции печени и смерти.

Исследователи замочили ядовитый гриб в воде, затем из водного экстракта выделили органические соединения. Концентрирование экстракта и выделение соединений природного происхождения проводили с особой осторожностью, чтобы предотвратить разложение токсина, бывшее причиной прежних неудач в определении его строения.

Для идентификации токсина исследователи использовали стандартные физические методы определения структуры соединений и тесты на лабораторных мышах. Хотя циклопропен-2-овая кислота ранее не выделялась из природных источников, она уже была синтезирована и исследована, параметры токсичного соединения, выделенного из Russula subnigricans, идеально соответствовали константам синтезированной ранее кислоты с напряженным циклом.

Исследователи продемонстрировали также и то, что циклопропен-2-овая кислота не проявляет токсичности по отношению к отдельным клеткам, предполагается, что она атакует непосредственно миоциты (myocites). Хасимото заявляет, что это соединение не взаимодействует с клетками мышечной ткани непосредственно, а ускоряет химические процессы, приводящие к острому некрозу скелетных мышц.

Источник: Nature Chemical Biology, 2009. DOI: 10.1038/nchembio.179

Перечень работ, посвященных пестицидным свойствам вермикомпоста, несомненно, гораздо масштабнее. Примером тому может быть отчет Университета штата Канзас, в котором даются ссылки на многочисленные публикации, посвященные фунгицидным эффектам вермикомпостного «чая» [16]. Несмотря на это, в мировой практике биологической защиты растений с помощью вермикомпостов имеется лишь один коммерческий препарат – Антифунг (20% биогумус), разработанный в Польше [17, 18]. Причина такой ситуации кроется в недостаточной изученности механизмов фунгицидного действия вермикомпостов, многофакторном влиянии на качество компоста, разнообразии способов получения водных экстрактов вермикомпоста, неоднозначности результатов у разных авторов, нестабильности водных вытяжек, неотработанности способов сохранения их активности и др.

Среди ряда механизмов, лежащих в основе фунгицидного действия вермикомпоста и его водной вытяжки, ведущую роль играет микробное сообщество. В арсенале средств борьбы против различных групп микроорганизмов имеются антибиотики, ферменты и проч. Поэтому целенаправленное создание адекватных условий для преимущественного роста и размножения определенных микроорганизмов может способствовать накоплению продуцентов фунгицидных и фунгистатических веществ.

На современном этапе развития науки и практики индуцированный иммунитет растений приобретает все большее практическое значение в интегрированной системе защиты растений. Повышение устойчивости растений к болезням и вредителям под влиянием факторов биотической и абиотической природы представляет большой интерес для разработки альтернативных методов защиты растений. Индукторы, как правило, не обладают биоцидным действием, а воздействуют на вредный организм через растение, активируя его эндогенные защитные механизмы. Применение индукторов не сказывается отрицательно на экологии, не вызывает выработки у патогенов резистентности и часто кроме защиты от болезней и вредителей сопровождается повышением урожая культуры и его качества.

Вызывать приобретенную устойчивость могут биотические и абиотические индукторы. К биотическим индукторам относятся грибы, бактерии, вирусы или их продуценты, к абиотическим – химические вещества (биорегуляторы) или их смеси и физические средства (облучение, закаливание, воздействие магнитным полем, ультразвуковыми колебаниями и др.). Биотические индукторы получили название элиситоров.

Применение индукторов болезнеустойчивости растений является одним из эффективных приемов фитосанитарной оптимизации растениеводства. Препараты этого типа отличаются низкой токсичностью для полезной фауны, по эффективности действия на фитопатогенов зачастую не уступают фунгицидам химической природы, а меньшая стоимость и низкие нормы расхода делают их применение экологически выгодным. Использование индукторов болезнеустойчивости целесообразно как в системах интегрированной защиты растений, так и в экологизированных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур без применения или при ограниченном применении химических средств защиты.

В мировой практике защиты растений существует несколько коммерческих препаратов-индукторов болезнеустойчивости на основе элиситоров или сигнальных молекул [19]. Однако этот список не столь обширен, что связано с рядом причин. Одна из них – отсутствие в системе государственной регистрации класса индукторов резистентности растений как такового. Этот класс автоматически относят к пестицидам, что дискредитирует его и влечет за собой массу проблем бюрократического характера.

Другая причина – поиск учеными и исследователями элиситоров в достаточно труднодоступных объектах (например, хитин насекомых, крабов). К сожаленью, российская сельскохозяйственная наука незнакома или малознакома с тем, что вермикомпост может индуцировать системную резистентность растений к заболеваниям. В то же время имеются доказательства того, что компосты, как таковые, индуцируют системную резистентность растений к ряду заболеваний [20-24].

Что же касается дождевых червей, то имеются данные об их влиянии на повышение устойчивости растений к паразитам, в частности, к нематодам [25]. Важно отметить, что это влияние не связано с прямым воздействием на паразита, а ассоциируется с экспрессией в листьях генов, кодирующих ферменты липоксигеназу, фосфолипазу D и цистеиновую протеазу. В присутствии дождевых червей поражение риса нематодами достоверно снижалось на 82%.

С другой стороны, имеется множество работ по элиситорам, продуцируемым почвенными микроорганизмами, которые обнаруживаются и в вермикомпосте. Это наводит на мысль, что, благодаря этим микроорганизмам, вермикомпост должен индуцировать резистентность растений к заболеваниям. Основательных работ в этом направлении пока не проводилось. В литературе встречается упоминание, что опрыскивание растений гороха в фазе цветения вытяжкой вермикомпоста снижает заражаемость фузариозом на 6% по сравнению с контролем [26]. Однако авторы статьи не приводят данных, указывающих на то, что причиной снижения заболеваемости явилась именно индуцированная вермикомпостом устойчивость растений.

Учитывая ориентацию земледелия на применение экологически безопасных средств защиты растений, а также преимущества индукторов болезнеустойчивости на основе элиситоров, представляется целесообразным разработка нового препарата на основе вермикомпостов. Применение средств защиты растений, действие которых направлено на возбудителей заболеваний, рано или поздно приводит к формированию устойчивости патогенов к этим препаратам. Индукция резистентности растений к заболеваниям не имеет такого негативного последствия. Это перспективное направление в арсенале средств борьбы с фитозаболеваниями и паразитами растений.

Вермикомпост – это не только обогащенный питательными элементами субстрат, но и «живой» комплекс микроорганизмов, вносимый в почву. Поэтому взаимосвязь агрохимических параметров с численностью микроорганизмов и структурой микробоценоза удобрения является важным аспектом изучения свойств вермикомпостов и их влияния на агроценоз.

Значительная доля ценности вермикомпоста связана с населяющим его многочисленным и разнообразным сообществом микроорганизмов. Микробиота, попадающая с органическим веществом в пищеварительный тракт дождевого червя, подвергается своеобразному селективному отбору. Метаболический процесс переработки питательного субстрата червями оказывает значительное влияние на формирование структуры микробного сообщества в его конечном продукте – вермикомпосте. Для свежих копролитов характерно преобладание в них анаэробных форм микроорганизмов – деструкторов белков, целлюлозы, крахмала – над аэробными вследствие анаэробных условий в кишечнике дождевых червей.

Как показали результаты исследований [27], общая численность микроорганизмов изучаемого вермикомпоста была велика и составляла 80 000 000 000 клеток/г, при этом микробное сообщество отличалось достаточным разнообразием: 33 рода (44 вида).

В лучших образцах вермикомпоста в одном грамме насчитывается до 10 миллионов клеток микроорганизмов, что на порядок превышает численность микробов в навозе (в последнем содержится примерно 1,5-3,5 х 10 000 000 клеток). Ряд авторов считает состав микроорганизмов вермикомпостов сходным с микробоценозом черноземных почв. В вермикомпосте на основе навоза КРС наиболее активный рост свободноживущего азотфиксатора – азотобактера (Azotobacter chroococcum), который обогащает почву азотом. Здесь же преобладают грибы вида Trochoderma repens, играющие большую роль в деструкции целлюлозы.

Эколого-трофические группы микроорганизмов вермикомпоста на основе свиного навоза.
Гидролитики: 5%
Ферментирующие микроорганизмы: 56%
Актиномицеты: 9%
Коринеформные: 10%
Fungi: 14%

При рассмотрении эколого-трофических групп микроорганизмов (таблица). Было показано, что вермикомпост содержит большое количество анаэробных ферментаторов, осуществляющих деструкцию органического вещества до органических кислот, CO2 и H2. Доминирующими видами являлись Ruminicoccus sp. (21%), которые являются представителями нормальной микробиоты кишечного тракта млекопитающих, и Eubacterium sp. (17%) – характерные обитатели кишечного тракта свиней. В значительном количестве представлены Arthrobacter globiformis (10%) и микроскопические грибы (14%). В целом микробное сообщество можно считать сбалансированным по аэробно (44%) - анаэробным (56%) видам.

Основную массу микроорганизмов в копролитах дождевых червей составляют неспоровые бактерии (70%).

В созревшем вермикомпосте заметно увеличивается доля псевдомонад, актиномицетов, микроорганизмов, участвующих в трансформации органических и минеральных фосфатов, нитрификаторов, аэробных целлюлозоразрушающих, а также микробов, способных к деградации гумусовых веществ.

Общее количество анаэробных видов в вермикомпосте превышает численность аэробных, как и в навозе. Однако количество псевдомонад увеличивается в готовом продукте в 5 раз и суммарное количество аэробных грамотрицательных видов (Pseudomonas aeruginosa, Sphingomonas sp., Flavobacterium sp., Stenotrophomonas maltophilia) в вермикомпосте выше, чем в навозе, более чем 2 раза.

Применение зрелых вермикомпостов, колонизированных мезофильными бактериями и грибами, проявляется в увеличении биологического разнообразия почв. Микробное разнообразие усиливает стабильность агроэкосистем путем снижения содержания патогенных популяций. Установлено, что активность фермента дегидрогеназы – показателя микробного дыхания – в вермикомпостах в 100 раз выше, чем в искусственной среде роста Metro-Mix. Отмечено заметное повышение активности и других ферментов – бета-глюкозидазы, уреазы.

Существенный рост количества микоризной популяции корней бобов наблюдался при внесении в почву компостированного навоза, причем отмечена своеобразная динамика: если на 21-е сутки выращивания бобов колонизация составляла всего лишь 5%, то на 66-е сутки она возросла до 58%.

Высокое содержание полезной микрофлоры в компостах и вермикомпостах позволяет проводить биологический контроль патогенных грибов. Биоконтроль проводится посредством активации и взаимодействия почвенных микроорганизмов, которые конкурируют с патогенными микроорганизмами за источники или продукцию антибиотиков. Патогенные споры в обогащенных компостами почвах более густо покрыты полезными грибами и бактериями, что ограничивает их инфекционность. Эти полезные популяции часто паразитируют на гифах патогенных грибов. Кроме того, потребляя аминокислоты, углеводы, летучие спирты и альдегиды, выделяемые корнями и тканями растений, разлагающимися растительными остатками, полезная микрофлора уменьшает источники питания, необходимые для прорастания спор грибов.

В то время как антибиозис и конкуренция за источники питания со стороны полезной микрофлоры ведут к уменьшению количества патогенных грибов, происходит увеличение количества ростостимулирующих ризобактерий [plant growthpromoting rhizobacteria (PGPR)], что ведет к росту индуцированной системной резистентности растений (ISR). ISR означает супрессию заболеваний растений посредством усиления физиологической защиты против грибов, бактерий, вирусов. Преимущественно за счет присутствия Bacillus spp. и Pseudomonas spp. происходит увеличение количества и активности ферментов хитиназы, бета-1 и 3-глюканазы, пероксидазы и других патогенобусловленных протеинов, а также аккумуляция антимикробных низкомолекулярных субстанций и образование протективных биополимеров растений (лигнин, каллоза, гликопротеины).

Шаланда А.В., к.б.н., для журнала «Коммерческая Биотехнология»


Список литературы

1. Боронин А.М. Ризосферные бактерии рода Pseudomonas, способствующие росту и развитию растений. //Соросовский образовательный журнал. – 1998. - №10. – С.25-31.
2. Помазков Ю.И., Заец В.Г. Биологическая защита растений (краткий курс). Для студентов III курса специальности «Агрохимия». – М.: Изд-во РУДН, 1997. – 116с.
3. Szczech M., Rondomanski W., Brzeski M.W., Smolinska U., Kotowski J.F. Suppressive effect of a commercial earthworm compost on some root infecting pathogens of cabbage and tomato. //Biological Agriculture and Horticulture. – 1993. – Vol.10. - #1. – P.47-52.
4. M.M.Szczech. Suppressiveness of Vermicompost against Fusarium Wilt of Tomato. //J.Phytopathology. – 1999. – 147. – P.155-161.
5. Szczech M., Smolinska U. Comparison of Suppressiveness of Vermicomposts Produced from Animal Manures and Sewage Sludge against Phytophthora nicotianae Breda de Haan var.nicotianae. //J.Phytopathology. – 2001. – Vol.149. - #2. – P.77-82.
6. Rivera M.C., E.R. Wright, M.V. Lopez, D.Garda, M.Y. Barrague. Promotion of growth and control of damping-off (Rhizoctonia solani) of greenhouse tomatoes amended with vermicompost. //International Journal of Experimental Botany. – 2004. – P.229-235.
7. Rivera M.C., Eduardo R.Wright, M.V.Lopez, M.C.Fabrizio. Temperature and dosage dependent suppression of damping-off caused by Rhizoctonia solani in vermicompost amended nurseries of white pumpkin. //International Journal of Experimental Botany. – 2004. – P.131-136.
8. M.S.Krause, T.J.J. De Ceuster, S.M.Tiquia, F.C.Michel Jr., L.V.Madden, H.A.J.Hoitink. Isolation and Characterization of Rhizobacteria from Composts That Suppress the Severity of Bacterial Leaf Spot of Radish. //Phytopathology. – 2003. – Vol.93. - #10. – P.1292-1300.
9. .Q.Arancon, C.A.Edwards, S.S.Lee. Management of plant parasitic nematode populations by use of vermicomposts.
10. S.Varadarasan, L.S.Ranganathan. Management of plant parasitic nematodes in cardamom with organic amendments. //Spice India. – July 2005.
11. S.Varadarasan, L.S.Ranganathan. Management of plant parasitic nematodes in cardamom with organic amendments. //Spice India. – July 2005.
12. Blouin M., Zuily-Fodil Y., Pham-Thi et al. Belowground organism activities affect plant aboveground phenotype, inducing plant tolerance to parasites. //Ecology Letters. – 2005. – Vol.8. - #2. – P.202-208.
13. S.Sharma, K.Pradhan, S.Satya, P.Vasudevan. Potentiality of Earthworms for Waste Management and in Other Uses – A Review. //The Journal of American Science. – 2005. – 1(1). – P.4-16. http://www.americanscience.org
14. Hendrik C. Eksteen. The importance of no-till and mulch as integral farming practice to control pests in organically grown crops. – Материалы II Международной конференции «Дождевые черви – источник плодородия». – Владимир, 2004.
15. N.Q.Arancon, P.A.Galvis, C.A.Edwards. Suppression of insect pest populations and damage to plants by vermicomposts. – 2003. http://www.sciencedirect.com
16. Chandrappa Gangaiah. Suppression of septoria leaf spot (Septoria lycopersici) and early blight (Alternaria solani) of tomato using aerated compost tea. – Kansas State University. Department of Horticulture. College of Agriculture. – 2004.
17. http://www.marolex.ru/htm_pl/porady_2003-01.htm
18. Дружневска Й. Пригодность биопрепаратов для ограничения Rhizoctonia solani. – Conference “Biological method in Integrated Plant Protection and Production”. – Poznan, Poland. – 15-19 May 2006.
19. С.Л.Тютерев. Индуцированный иммунитет – новое направление в интегрированной защите растений. – Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Индуцированный иммунитет сельскохозяйственных культур – важное направление в защите растений». – Большие Вяземы Московской области. – 2006. – С.8-11.
20. B.Pharand, O.Carisse, N.Benhamou. Cytological aspects of compost-mediated induced resistance against Fusarium crown and root rot in tomato.//Phytopathology. – 2002. - #92. – P.424-438.
21. W.Zhang, W.A.Dick, H.A.Hoitink. Compost-induced systemic acquired resistance in cucumber to Pythium root rot and anthracnose.// Phytopathology. – 1996. - #86. – P.1066-1070.
22. W.Zhang, D.Y.Han, W.A.Dick, K.R.Davis, H.A.Hoitink. Compost and compost water extract-induced systemic acquired resistance in cucumber and Arabidopsis. //Phytopathology. – 1998. - #88. – P.450-455.
23. H.A.J.Hoitink, M.S.Krause, O.Y.Han. Suppression of plant diseases by composts.//HortScience. – 1997. – 32. – P.184-187.
24. M.S.Krause, T.J.J. De Ceuster, S.M.Tiquia et al. Isolation and characterization of Rhizobacteria from composts that suppress the severity of bacterial leaf spot of radish. //Phytopathology. – 2003. – V.93. - #10. – P.1292-1300.
25. M.Bloin, Y.Zuily-Fodil et al. Belowground organism activities affect plant aboveground phenotype, inducing plant to tolerance to parasites.//Ecology Letters. – 2005. – V.8. - #2. – P.202-208.
26. Н.Е.Павловская, В.И.Зотиков, Г.А.Борзенкова, Е.Ф.Захарова, Н.И.Ботус. Индуцирование устойчивости зернобобовых культур. //Защита и карантин растений. – 2006. - №10. – С.22-23.
27. Н.В. Кузьмина, О.В. Никифорова, Н.В. Верховцева. Влияние вермикомпостов на свойства дерново-подзолистой почвы и продуктивность агроценоза. //Материалы научно-практической конференции «Дождевые черви и плодородие почв». – Владимир, 2004.

Как отмечается на сайте заповедника, научно-исследовательские работы велись преимущественно по северному берегу Телецкого озера и в заливе Камга. В ходе полевых исследований было собрано более 500 образцов грибов. Все собранные образцы после исследований переданы в гербарий Ботанического института имени Комарова в Санкт-Петербурге.

Способность насекомых мгновенно приспосабливаться к самым радикальным изменениям окружающей среды неудивительна. Во-первых, простое и при этом надежное строение организма обеспечивает гигантский запас прочности. Во-вторых, относительно небольшая продолжительность жизни, плодовитость и многочисленность каждого вида позволяют легко жертвовать миллионами жизней в угоду естественному отбору.

Если добавить сюда развитую социальную структуру, специализацию внутри вида и мощные сигнальные системы, то становятся окончательно понятны не только скорость распространения термитов и муравьев по планете, но и опасения фермеров и всех тех, кто живет за деревянными стенами.

Наверняка Марк Балмер из Северовосточного университета читал в детстве Герберта Уэллса, ведь предложенный способ борьбы с опасным и практически неуязвимым противником очень напоминает сюжет «Войны миров», где воинственные пришельцы с Марса прекратили захватывать Землю, сраженные болезнетворными микроорганизмами, к которым у них не было иммунитета.

Тогда Дельбрюку удалось вырастить мутанты этого гриба, не воспринимающие свет. С тех пор уже 40 лет ученые пытаются понять, как же происходит процесс восприятия света грибами на примере фукомицеса. В 2006 году испанские и американские ученые под руководством профессора Корочанно выделили у фукомицеса гены madA и madB, ответственные за чувствительность к свету. Правда, как работают эти гены, оставалось загадкой.

Только сейчас группе ученых под руководством профессора Корочанно из Севильского университета (University of Seville) удалось практически полностью описать молекулярный механизм восприятия света фукомицесом (Phycomyces blakesleeanus).

Как говорят генетики, фукомицес очень чувствителен ко многим факторам окружающей среды: к гравитации, ветру, присутствию других объектов, но особенно - к свету. Фукомицес как-то воспринимает свет и начинает расти, изгибаясь в его направлении. Ученые считают, что вся жизнь фукомицеса контролируется интенсивностью света. Свет регулирует все стадии его жизненного цикла и даже служит сигналом к началу размножения. Кроме того, светом запускается синтез бета-каротина в теле фукомицеса - пигмента, выполняющего роль защиты от ультрафиолетового излучения.

Генетики пришли к выводу - восприимчивость к свету фукомицеса обеспечивает взаимодействие двух генов madA и madB.

Ген madA кодирует белок с доменом типа цинковый палец. А другой ген madB кодирует другой такой же протеин. В результате взаимодействия этих двух белков формируется комплекс, который выполняет роль фоторецептора синего света и обеспечивает рост гриба к свету.

Ученые раскрыли еще одну тайну световосприятия фукомицеса. Оказалось, что гены madA и madB способны к дупликации. Например, в одной ДНК удалось найти три копии madA и четыре копии madB. Профессор Корочанно считает, что, возможно, другие гены тоже играют роль в световосприятии, но уже в другой части спектра и другой интенсивности.

Маленькое большое зло

Как, вероятно, уже догадался читатель, речь идет о B. dendrobatidis. Родовое название гриба - Batrachochytrium - происходит от греческих слов batracho, что означает лягушка, и chytr (глиняный горшок). Видовым названием грибок обязан лягушкам рода Dendrobates, которые стали первыми официально зарегистрированными жертвами грибка-паразита.

B. dendrobatidis размножается на кожных покровах амфибий. На одной из стадий развития грибки обладают подвижностью, поэтому с течением времени пораженной оказывается большая часть тела лягушки или жабы. Грибковые наросты мешают амфибиям нормально поглощать воду с растворенным в ней кислородом. Для земноводных значение кожного дыхания очень велико. Например, у зеленой лягушки через кожу поступает до 50 процентов кислорода и выделяется до 86 процентов CO2.

Раз встретившись с лягушкой или жабой, B. dendrobatidis редко отпускает свою добычу. В благоприятных условиях грибок способен за год уничтожить до 50 процентов обитающих в окрестностях видов. Внутри каждого вида потери могут достигать 80 процентов. B. dendrobatidis передвигается, попадая с кожи одной лягушки на кожу другой. Грибок также может распространяться с током воды и, вероятно, при помощи нечаянных переносчиков, которыми могут выступать, например, птицы.

Средняя скорость распространения B. dendrobatidis составляет, по разным оценкам, от 28 до 100 километров в год. Таким образом, за несколько лет паразитический гриб способен полностью уничтожить популяции амфибий, обитающих, например, на Карибских островах (площадь большинства из них не превышает 100 квадратных километров). Совсем недавно ученые выяснили, что опасный паразит добрался и туда. В общей сложности, к сегодняшнему дню B. dendrobatidis полностью уничтожил несколько популяций земноводных в Центральной Америке и поставил на грань исчезновения около 200 видов этих животных.

Кажется странным, что эпизоотия (аналог человеческой эпидемии) B. dendrobatidis началась только сейчас? На самом деле, это не совсем так. Анализ музейных образцов земноводных, добытых в Африке в период с 1879 по 1999 годы, выявил, что грибок паразитировал на амфибиях уже 130 лет назад. Распространению инфекции по всему земному шару (в настоящее время B. dendrobatidis найден на всех континентах, где обитают земноводные) способствовала активная торговля некоторыми видами лягушек. Основными виновниками стали шпорцевая лягушка Xenopus laevis и лягушка-бык Rana catesbiana. Первые являются популярными домашними животными, а вторых ценят за их вкусовые качества.


Бороться и искать

Эффективного средства лечения B. dendrobatidis пока не придумали. Самый простой вариант - изымать из природы зараженных особей - на деле является нереализуемым. Выявить грибок на ранней стадии заражения очень сложно, а для того, чтобы поймать всех пораженных особей, потребуется на порядки увеличить штат ученых.

Недавно группа исследователей предложила альтернативный способ борьбы с инфекцией. Зоологи решили купать головастиков в растворе антигрибкового средства. Новый метод не сможет полностью истребить B. dendrobatidis, однако он будет сдерживать распространение грибка в достаточной степени для поддержания стабильной численности популяции. Этот метод также не является универсальным: с его помощью можно спасать лишь отдельные популяции земноводных.

Перспективы амфибий стали чуть менее мрачными после того, как ученые обнаружили у некоторых из них способность вырабатывать иммунитет к грибку. Кроме того, в 2008 году были секвенированы геномы двух изолятов B. dendrobatidis. Зная последовательность ДНК паразита, ученые смогут разработать лекарства, целенаправленно воздействующие на те или иные системы грибка. Например, они могут блокировать синтез ферментов, разъедающих кожу амфибий, или замедлять рост B. dendrobatidis.

Сейчас дать определенный прогноз на будущее земноводных сложно. Надежного лекарств

По словам Владимира Ягодина, он не стремился собрать специальную коллекцию грибов-трутовиков необычной формы. "Совершая прогулки по лесу, я просто не могу пройти мимо причудливых грибов на старых деревьях и пнях", - говорит он. Своим "шедеврам природы" любитель природы придумывает забавные названия: "Малышка", "Богатырь", "Академик". Каждый гриб в коллекции Ягодина имеет свою историю. Например, гриб с необычным именем - "SOSновый", он нашел в тот день, когда попал в медвежий капкан. "После этого случая, я перешел из ряда сочувствующих людей к активным защитникам нашей природы", - сказал Ягодин.

Считается, что трутовики относятся к грибам-паразитам, которые наносят большой ущерб лесному хозяйству, вызывая гниение деревьев и образование дуплистости. Однако директор по экологическому воспитанию государственного Байкало-Ленского заповедника Виктора Степаненко считает, что трутовики - это чистильщики леса. "Ведь старое, высохшее уже не живое дерево никогда не упадет и не разложится в земле, если на нем не растут трутовики. Когда стали окультуривать леса, то в некоторых местах этот гриб исчез и появились залежи старых деревьев, которые нарушает экосистему леса", - говорит он. Кроме того, трутовики образуют экологическую нишу для обитания других организмов. "Потому если вы увидите этот гриб в лесу, значит лес - живой", - подчеркивает Виктор Степаненко.

Про научные изыскания Юлии Потаповой, ученицы 10 класса, знает вся школа. В прошлом году она изучила степень загрязнённости почв города. А в этот раз вообще выявила 4 гриба-производителя антибиотиков, которые можно применять для лечения бактериального рака томатов – болезни, которая проявляется в виде чёрных пятен на побегах и вызывает быстрое увядание растения.

Юлия Потапова, ученица 10 класса 498 гимназии Санкт-Петербурга, говорит, что это очень важно для человека – изучение антибиотиков, которые действуют на растения. Потому что человек употребляет в пищу растительные продукты. Важно знать, что обработка была не химическая.

Ирина Силантьева, учитель биологии, помогала Юле с исследованием. Она уверена в том, что работа проделана не зря, так как микробиологических антибиотиков для растений практически нет, едва ли наберётся и десяток наименований.

Впрочем, во Всероссийском научно-исследовательском институте защиты растений о достижениях петербургской школьницы говорят более сдержанно. Продуцентов антибиотиков, в том числе и против бактериального рака томатов, здесь выявляли и раньше. Но сам факт того, что такую сравнительно непростую работу провела школьница, вот это действительно важно.

По словам Галины Быковой, старшего научного сотрудника лаборатории микробиологической защиты растений Всероссийского научно-исследовательского института защиты растений, бактериальный рак томатов - серьёзное заболевание, которое способно приносить большой вред посадкам.

Сама Юлия говорит, что определены лишь продуценты антибиотиков. Теперь ещё нужно выделить само действующее вещество, а также понять, каким образом новое лекарство будет действовать на организм человека и животных.