Grzyby zmieniły bieg historii

300 mln lat temu na Ziemi dość gwałtownie przerwany został proces tworzenia się węgla, odbywający się wcześniej na ogromną skalę. Naukowcy uznali, że właśnie to zjawisko oznaczało koniec karbonu - okresu ery paleozoicznej, który zaczął się 60 mln lat wcześniej, i w którym powstawały złoża węgla. Powstawał on z nagromadzenia szczątków roślin, pozbawionych dostępu tlenu i ulegających specjalnym procesom.

Ewolucja grzybów równo z końcem karbonu

Teraz eksperci zwracają uwagę na fakt, że koniec karbonu zbiegł się w czasie z momentem pojawienia się na ziemi grupy wyspecjalizowanych grzybów, przodków dzisiejszych grzybów białej zgnilizny drewna.

Sugerują, że ok. 290 mln lat temu ewoluował u nich system, który pozwalał wydajnie rozkładać roślinne szczątki. U tych prastarych organizmów, należących do grupy grzybów podstawkowych, wykształcił się mechanizm wykorzystujący enzymy zdolne do rozkładu opornej na takim etapie substancji, ligniny.

Ten obecny w drewnie polimer nadaje drzewom wytrzymałość i sztywność. Sprawia, że ich naczynia są nieprzepuszczalne i mogą transportować wodę i składniki odżywcze do różnych części rośliny - tłumaczy jeden z autorów publikacji, Angel T. Martinez z Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (CSIC - hiszpańskiej narodowej rady naukowej).

Węgiel mógł powstawać jeszce przez miliony lat

Mechanizm wykorzystywany przez grzyby do rozkładu ligniny można było poznać dzięki wieloletnim analizom i porównaniom 31 grzybowych genomów.

- Proces ten opiera się na produkcji pewnego typu złożonych białek, peroksydaz, które współpracują z innymi enzymami utleniającymi. Zdołaliśmy określić ewolucyjną ścieżkę oraz chronologię pojawiania się różnych typów peroksydaz, odpowiedzialnych za biologiczny rozkład lignin. Przy okazji stwierdziliśmy, że istnieją peroksydazy słabo do tej pory znane - mówi Martinez.

Naukowcy zaznaczają, że ewolucja grzybów i równoległy do niej koniec epoki tworzenia się złóż węgla zbiegły się w czasie nieprzypadkowo. Gdyby na ziemi nie pojawiła się nowa siła ekologiczna w postaci grzybów trawiących ligninę, pokłady węgla powstawałyby prawdopodobnie jeszcze przez miliony lat.

Nowe spojrzenie na prehistorię

- Koncepcja wynalezienia enzymu, który rozkłada "nierozkładalne", jest świetna - uważa Kenneth Nealson z University of Southern California. - Pomysł, że trwała (niejadalna) forma węgla organicznego może się nagle stać jadalna (a więc z czasem coraz trudniej jej przetrwać), zmienia nasz sposób patrzenia nie tylko na przeszłość globalnych zasobów energii, ale i na proces sekwestracji czy przechowywania węgla. Ta idea będzie miała wielki wpływ na nasz sposób myślenia o przeszłości i teraźniejszości - dodaje.

Joseph Spatafora z Oregon State University potwierdza, że nowe ustalenia mogą wpłynąć na treść podręczników do biologii i geologii. Jak zaznacza, zjawisko spowolnienia gromadzenia się zasobów węgla do niedawna najczęściej wyjaśniano bez odwoływania się do biologii. - I miało się wrażenie, że to niepełna historia - mówi.

Nowo odkryte enzymy wspomogą przemysł?

Autorzy publikacji zauważają też jednocześnie, że odkryte przy okazji badań grzybów enzymy można wykorzystać do stworzenia nowych biologicznych katalizatorów dla przemysłu. Do ich produkcji można wykorzystać mikroorganizmy.

- Te same czynniki biologiczne, które w karbonie przyczyniły się do spadku produkcji węgla, dziś mogłyby pomóc opracować narzędzia biotechnologii, służące zrównoważonej produkcji biopaliw i innych produktów na bazie zasobów odnawialnych w postaci roślinnej biomasy - tłumaczy Martinez.

Sklasyfikowali zaledwie 5 proc.

Szacuje się, że na Ziemi występuje ok. 1,5 mln gatunków grzybów. Pełnią ważne ekologiczne role, np. rozkładają materię organiczną czy stanowią pokarm dla owadów i zwiększych zwierząt. Mimo ich powszechności i wielkiego znaczenia, naukowcy sklasyfikowali dotąd zaledwie ok. 5 proc. grzybów.

Badanie opisane w "Science" jest elementem większego projektu badań różnorodności i ewolucji grzybów. Uczestniczyło w nim 71 naukowców z 12 krajów.

Autor: js/mj / Źródło: PAP