Гриб Чарльза Дарвина: паразитизм, эволюция и движение континентов

Перевод заметки американского биолога Филиппа Пинцоне из его блога Forest Floor Narrative.

Cyttaria darwinii — аскомицетный гриб с яркими шарообразными плодовыми телами, паразитирующий на южном буке (Nothofagus). Гриб был обнаружен Чарльзом Дарвином во время второго плавания на «Бигле» и примечателен не только забавным обликом, но своей эволюционной историей. В этой заметке — о романтике биологии дарвиновской эпохи, о географической истории Земли, об элегантности доказательств эволюционной теории и просто о грибах.

В начале 1800-х Чарльз Дарвин путешествовал по миру в поисках новых экзотических видов. Собранные им данные, сопровождаемые работами других известных натуралистов, таких как Альфред Рассел Уоллес, легли в основу теории эволюции. Эволюционная теория ознаменовала эпоху нового научного знания в противовес прошлому господству религиозного учения. Изучение и классифицирование видов живых существ позволило вдохновленным отцам эволюции увидеть и понять законы вечного изменения природы во времени. Эволюция – одна из фундаментальных основ современной биологии, хотя сначала множество людей, особенно не относящихся к научному сообществу, яростно отвергало её. И хотя сегодня может показаться, что дебаты насчёт теории эволюции всё ещё продолжаются (стоит только зарегистрироваться в любой социальной сети), могу заверить вас, что никаких «эволюционных дебатов» не существует. Те «дебаты», которые можно видеть, основаны на умозрительных заключениях, не имеющих никакой научной значимости. Теория эволюции поддерживается исследованиями во всех биологических дисциплинах в сотнях тысяч рецензированных публикаций. Существование эволюции – это фундаментальный общеизвестный факт. Нам только приходится учитывать, что сколько времени люди населяют Землю, столько же времени существуют религиозные фанатики. Они обращаются к религии в момент опустошенности, усталости и бессилия, и остаётся лишь принять это и иметь в виду.

А теперь мы обратим внимание на необычный организм, который был впервые обнаружен Чарльзом Дарвином во время его второго путешествия на Корабле Его Величества «Бигль». Корабль причалил к побережью Чилийского архипелага Огненная Земля, самой южной островной оконечности Южной Америки. Здесь и был найден странный гриб, отправленный далее британскому гуру микологии Майлзу Беркли, который назвал его Cyttaria darwinii. Оригинальный образец, собранный Дарвином, по сей день хранится в гербарии британского Королевского Ботанического сада в Кью. В своём журнале Дарвин написал, что местные жители собирают плодовые тела этого гриба, напоминающие оранжевые мячики для гольфа, и едят сырыми. В испанском языке гриб называется «Pan del Indio», что переводится как «хлеб индейцев». С такой богатой историей этот маленький паразитический гриб обязан был попасть в мой список видов, которые мне хотелось бы встретить до того, как я умру. Я знаю, что когда я увижу его, то почувствую прямую связь с Чарльзом Дарвином. И это будет невероятно круто.

У этого гриба крайне интересная экология, о которой Дарвину во то время ничего не было известно. Cyttaria darwinii – паразит, который заражает растения семейства Nothofagaceae (южные буки). Развиваясь внутри дерева-хозяина, Cyttaria поражает ситовидные трубки и поглощает транспортируемый ими раствор сахаров, вместо того чтобы разлагать лигнин из древесины. В попытке обойти рост гриба, блокирующий каналы флоэмы, растение образует опухоли и галлы. На поверхности галлов гриб формирует плодовые тела, в которых созревают споры полового размножения, готовые заразить следующее подходящее дерево. C. darwinii считается слабым паразитом – её развитие ослабляет растение-хозяина, но никогда не приводит к его гибели.

С C. darwinii связано ещё одно примечательное эволюционное открытие – биогеографическое. Описанный выше вид C. darwinii встречается только в южной части Южной Америки. Сам по себе этот факт ничего не значит, но если посмотреть на ареалы других видов рода Cyttaria, можно увидеть удивительную эволюционную картину. К роду Cyttaria относится 12 видов, паразитирующих на деревьях Nothofagus и Lophozonia в Южной Америке, Австралии и Новой Зеландии. На первый взгляд это далекие и никак не связанные географические области, однако если вспомнить географическое прошлое Земли и траектории движения литосферных плит, то мы поймем, что в эпоху древнего суперконтинента Гондваны эти территории были соединены. Именно там, на Гондване, возникли и приспособились к паразитическому образу жизни предки современного рода Cyttaria.

Через несколько лет после открытия и описания C. darwinii Джозеф Дальтон Хукер обнаружил другой вид Cyttaria растущим на дереве южного бука на Тасмании. Новость дошла до Дарвина и вызвала ещё большее изумление, когда он понял, что два вида из одного и того же рода, обитающие на огромном расстоянии друг от друга, ведут одинаковый образ жизни на одном и том же роде деревьев. Это значило, что эволюционная траектория этих видов может быть описана через географическую историю Земли. Сейчас эти биогеографические процессы доказаны с помощью анализа ископаемых остатков и могут быть дополнительно поддержаны с помощью секвенирования митохондриальной ДНК.

В 2010 году Кристин Петерсон, Дональд Фистер и Чарльз Белл по данным секвенирования митохондриальной ДНК смогли датировать моменты дивергенции разных ветвей внутри рода Cyttaria. Исследователи заключили, что общий предок этих видов существовал около 150 млн лет назад, незадолго до раскола суперконтинента Гондвана. Отражая биогеографические события, митохондриальные ДНК австралийских и новозеландских видов дивергировали между 45-29 млн лет назад, как только окончательно разделились Австралия и Новая Зеландия. Считается, что раскол Австралии и Новой Зеландии начался 80 млн лет назад, но в течение примерно 40 млн лет эти два участка суши находились достаточно близко друг от друга для возможности генного переноса между разделяющимися популяциями родов Cyttaria и Nothofagus. Как только поток генов с континента прекратился, разделённые новозеландские и австралийские популяции сформировали местные эндемичные виды.

Гриб Дарвина, он же «мячик для гольфа» (полное английское название – Darwin’s golf ball fungus – прим. пер.) – Cyttaria darwinii – уникальный вид с необычным обликом и интереснейшей экологией. География ареалов его близких сородичей элегантно демонстрирует нам картину далекого и величественного эволюционного прошлого Земли. Я надеюсь, история этого вида показалась вам такой же захватывающей, какой она казалась Дарвину в его путешествии по Огненной Земле более 200 лет назад. Эволюционная траектория любого из современных видов может быть точно описана с помощью ископаемых свидетельств и анализа ныне существующих геномов. Виды живых организмов, обитающие в лесной подстилке, были свидетелями истории Земли с тех самых пор, как первые растения выбрались на сушу, и им не требуется религия, чтобы придать ценность своему существованию.

Литература

1. Peterson K. R., Pfister D. H., Bell C. D. Cophylogeny and biogeography of the fungal parasite Cyttaria and its host Nothofagus, southern beech //Mycologia. – 2010. – Vol. 102. – №. 6. – P. 1417-1425.
2. Peterson K. R., Pfister D. H. Phylogeny of Cyttaria inferred from nuclear and mitochondrial sequence and morphological data //Mycologia. – 2010. – Vol. 102. – №. 6. – P. 1398-1416.

Перевод: Виктория Арзамасцева

Источник: m.vk.com

Комментарии: