У вас под ногами иммунная система биосферы

Сложно предположить, насколько значимую роль грибы играют в жизни нашей планеты. 100 миллионов лет они являются частью биосферы Земли. Разнообразие и вездесущность этих живых организмов просто поражает. Они растут на земле, деревьях, в растениях и даже на нашей еде.
Грибы стали свидетелями нескольких ледниковых периодов, массовых вымираний, но остались живы за счет уникальной способности приспосабливаться к любым экстремальным условиям. Именно эта способность многие годы интересует ученых. Они предполагают, что грибы могут нам показать, как бороться с такими глобальными проблемами, как загрязнение и опустынивание почвы.
Грибы
Грибы – это отдельное царство живых организмов, которое сочетает в себе свойства животных и растений, а также имеет уникальные особенности, которых нет у других существ. Раздел биологии, который изучает грибы, называется микологией, а ученые этой области – микологами.
Еще до 30-х г.г. 20 века люди недолюбливали грибы. Еда, оставленная на столе, быстро приходила в негодность и покрывалась разноцветным налетом. Но открытие пенициллина 30-х годов показало, что вредоносные организмы могут спасти жизни миллионов людей. После этого многие ученые посвятили свою деятельность изучению грибов и их неоценимых свойств, необходимых человечеству.
Американский миколог Пол Стаметс уже несколько десятилетий изучает грибы. Он считает, что грибами можно лечить не только людей, но и всю нашу планету.
Пол Стаметс: «Я обнаружил, что у природной среды есть такой же иммунитет, как у нас с вами. И все это благодаря грибам. Многие микробиологи, работающие в разных странах мира, считают, что грибы способствовали созданию безопасной среды обитания для других организмов. Мы с вами существуем именно благодаря грибам. Грибы оказывают огромное влияние на естественную среду, способствуя созданию здоровой экосистемы».
Мицелий
Что мы знаем о грибах? Мы видим лишь их шляпки, выглядывающие из травы и из-под листьев в лесу. Но у нас под ногами, вдали от любопытных глаз, кипит жизнь. Грибница может распространяться по лесу на несколько десятков километров. Пол Стаметс считает, что именно в грибнице (мицелии) и заключается главная сила грибов.
Мицелий – это вегетативное тело гриба, состоящее из тоненьких нитей, гифов. Мицелий перерабатывает все отходы, падающие с деревьев на землю. Так образуется почва. Состав земли постоянно меняется, так как участки мицелия непрерывно перемещаются по всей территории леса путем роста новой системы и отмирания старой.
Если бы не существовало процесса разложения, наша планета задохнулась бы от органических отходов. Тонкие нити мицелия всегда находятся в земле и могут проникать внутрь даже самых твердых веществ. Благодаря этому почва постоянно меняет свой биохимический состав. Именно это свойство разлагать любые вещества больше всего интересует ученых. Почему бы не воспользоваться этой способностью грибов для переработки токсичных отходов.
Микоремедиация
Пол Стаметс придумал технологию микоремедиации, которая позволяет очищать почву от токсичных отходов с помощью мицелия. Экотоксиколог Мэг Пинза уже давно проводит с Полом Стаметсом эксперименты в области микоремедиации. Ученые выращивают и тестируют мицелий в реальных условиях. Они высаживают его в заброшенных промышленных зонах, где после разлива нефти содержание углеводородов в почве превышает пригодные для жизни показатели.
В одной из промышленных промзон, где раньше ремонтировали грузовые автомобили, инженер-эколог Хорвард Спроуз запустил пилотный проект по микоремедиации.
Хорвард Спроуз: «В лабораторных условиях большинство видов грибов способны перерабатывать токсические отходы. В реальной жизни в почве присутствует множество других микроорганизмов, и грибы должны не только справляться с основной задачей, но также выживать в более трудных условиях. На тестируемом участке мы отбираем только те грибы, которые смогли приспособиться к местным условиям и вылечили почву».
Технология микоремедиации действительно работает. С помощью одного прицепа древесной стружки, зараженной спорами грибов, можно очистить в 5 раз больше зараженного грунта. Но куда деваются токсины? Почему грибы от них не погибают? Ответ на этот вопрос кроется в молекулярной структуре мицелия.
Мицелий – это очень стойкий организм. В состав клеточной структуры стенок грибницы входит хитин, который защищает клетки от токсинов, поэтому грибы не погибают при контакте с вредными веществами. На мицелии можно разглядеть белые пузырьки – это внеклеточные ферменты. Ферменты движутся по направлению к токсинам или другим углеводородам и расщепляют их на все более мелкие частицы, делая их безопасными для здоровья человека.
Удивительно, примитивный организм способен перерабатывать опасные токсичные вещества и в любых условиях эффективно очищает почву. Микоремедиация является самым быстрым, безопасным и дешевым способом полной утилизации отходов.
По окончанию процесса микоремедиации токсичные вещества исчезают. Грибы, выполнив свою задачу, погибают. Процесс разложения продолжается за счет других организмов, присутствующих в почве. Почва становится более плодородной, и ее можно использовать в сельскохозяйственных целях.
В ходе первых экспериментов, которые вели Пол Стаметс и Мэг Пинза, на загрязненном участке после микоремедиации выросли потрясающие мясистые вешенки. Токсинов в их мякоти обнаружено не было.
Грибные ферменты
Дрожжевые и плесневые культуры используются человеком испокон веков для приготовления хлеба, спиртовых напитков, рокфора и прочего. Сегодня грибные ферменты применяются и в других областях. В Дании производят миллионы гектолитров различных ферментов, которые входят в состав косметики, одежды, а также стирального порошка.
Существует огромное разнообразие видов грибов, и каждый дает отдельные полезные ферменты. Аспергилл вырабатывает амилазу, трихадерма – целлюлозу, гумикола – глюканазу, фузариум – липазу и так далее. Ученые открыли далеко не все виды грибов и постоянно находятся в поиске.
В лаборатории Копенгагена миколог Микако Саса ищет и тестирует самые эффективные грибные ферменты. Ее интересуют грибы, способные выживать в экстремальных условиях и выдерживать промышленную обработку.
Микако Саса: «Мы уже давно производим ферменты для стиральных порошков. Но требования постоянно меняются, и мы ищем новые ферменты для повышения безопасности химических продуктов. Например, мы экстрагируем из грибов липазу. Под воздействием этого фермента любые жирные пятна (липиды) мгновенно растворяют, и одежда быстро становится чистой. Поэтому во многие современные порошки добавляют липазу».
По словам Микако Саса ферменты могут стать отличной альтернативой нефти. И не за горами день, когда из грибных ферментов будут изготавливать биопластмассу.
Но чтобы отказаться от использования химикатов, необходимо не только извлечь нужный фермент, но и улучшить его. Этим занимаются специалисты из отдела белковой инженерии. Ученые этого отдела меняют структуру грибных ферментов, чтобы усилить их свойства. Благодаря грибам можно сократить использование вредных химикатов и изготавливать предметы быта, не загрязняя окружающую среду.
Микориза
Грибы проникают повсюду, и долгое время фермеры считали их своими главными врагами. Обычно от грибов избавлялись с помощью пестицидов. Но теперь грибы могут стать незаменимыми помощниками сельского хозяйства.
В природе миллионы грибов, невидимые невооруженным глазом, живут в корнях растений. Это явление ученые называют микоризой. Удивительно, но без микоризы существование многих растений было бы невозможным.
Чтобы понять, как проходит процесс микоризы, Гийом Бекар, сотрудник НИИ в Тулузе, уже 20 лет рассматривает корни растений под микроскопом.
Гийом Бекар говорит: «Гриб пробирается между клетками, а отдельные ответвления гифа попадают даже внутрь самих клеток и разветвляются в них. Так образуются арбускулы. Это не просто жизнь гриба в корнях растения, а настоящий симбиоз, поскольку в процессе микоризы растение отдает грибнице глюкозу, а от гриба получает минералы и воду из подземных пластов».
Но почему растение не может добывать минералы с помощью своей корневой системы?
Не стоит забывать, что растения – это неподвижные существа. Они могут использовать только те питательные вещества, которые находятся в непосредственной близости от них. Благодаря симбиозу с грибами растения получают воду и минералы, которых не хватает на доступном участке почвы.
Исследования показали, что растения «общаются» между собой, обмениваясь молекулами углеводов и метаболитами. Такой обмен происходит с помощью грибов. Чтобы отказаться от химических удобрений, необходимо понять, как действует система взаимопомощи между растениями и грибами, и научиться применять ее в местах, нуждающихся в озеленении.
Понять язык грибов смог Гийом Бекар и его помощники. Они обнаружили симбиотические сигналы, получившие название «факторы MYC». Для крошечного гриба, ровно, как и для растения, очень важно найти среди миллионов организмов подходящего партнера для симбиоза. Для этого гриб и растение пользуются своего рода молекулярным шифром, чтобы распознать друг друга. Растение выбрасывает гормоны, чтобы привлечь гриб. А гриб, обнаружив их, в ответ подает симбиотические сигналы. Растение распознает их, после этого его иммунная защита ослабевает, и оно выпускает тонкий корешок, чтобы гриб мог зацепиться. В этом симбиозе ученые ищут решение, которые позволит в будущем использовать меньше фосфатных удобрений при сохранении прежнего уровня урожайности.
Ученые из Тулузы мечтают о «зеленой революции», которая позволит прокормить население нашей планеты, не нарушая равновесия в экосистеме. На территории Сахелия, на северо-западе Сенегала ученые в рамках программы «Великая зеленая стена» проводят один очень смелый эксперимент, направленный на создание полосы древесной растительности длиной в 7 000 км от Дакара до Джибути. В борьбе с опустыниванием земель они используют грибы.
В песке пустынь живет много видов грибов. Благодаря крошечным спорам, собранным в пустыне, растения смогут выжить в условиях засухи и обедневшей почвы. Ученые проводят опыты с целью отбора определенных штаммов грибов, которые наиболее эффективно вступают в симбиоз с различными растениями. Они уже нашли штамм, который лучше всего подходит для зизифуса. Этот грипп называется glomus aggregatum.
Симбиоз между грибом, способным выжить в пустыне, и зизифусом, фруктовым деревом с очень вкусными плодами, оказался таким удачным, что ученые выбрали его для своего пилотного проекта. Гриб приживается повсюду и в короткие сроки. За счет микоризы корневая система дерева укрепляется, и растение получает больше питательных веществ. Это позволяет деревьям выживать даже в самых неблагоприятных условиях. Через год или два после высадки растения, обработанные спорами грибов, будут давать больше плодов, чем необработанные.
Гриб не будет довольствоваться одним только зизифусом. Мицелий будет получать от него глюкозу и разрастаться в поисках других растений для обмена. Постепенно, все растения окажутся связанными между собой. Сформируется полноценная система обмена питательными веществами. Каждое новое растение будет отдавать глюкозу, а взамен получать другие питательные вещества. Подобная сеть может развиваться бесконечно.
Возможно, именно способность приспосабливаться к суровым условиям позволили грибам выжить миллионы лет назад при образовании новых континентов. И благодаря этой способности грибов ученые смогут справиться даже с опустыниванием земель в Сахаре.
http://nauchpod.ru/u-vas-pod-nogami-imm … biosferyi/