На uCrazy 15 лет 4 месяца
У растений тоже есть микробиом: почему он всё больше привлекает внимание учёных
За последние десятилетия потрясенное человечество узнало, что мы не в состоянии жить без микробиома, то есть набора обитающих внутри нас микроорганизмов. Они помогают нам переваривать пищу, участвуют в выработке витаминов, поддерживают иммунитет и даже влияют на наши эмоции и поступки. Но подобные «экосистемы» есть не только у людей. Ими обладают и животные, и даже растения. Сегодня поговорим как раз о последних.
Микробиом растений состоит преимущественно из эндофитов - грибков и бактерий, которые определенную часть своей жизни проводят внутри хозяйских организмов. Они не наносят вреда, в отличие от микробов, вызывающих плесень и корневую гниль. Растения и эндофиты великолепно уживаются друг с другом, а иногда вообще существуют как единый организм.
Микробы, относящиеся к числу облигатных, интегрируются в семена и совместно с генами создают «заготовку» нового растения. Таким образом, они присутствуют в своем «хозяине» ещё до того, как тот родится по-настоящему. Если семени удается прорасти, микробы начинают получать питательные вещества и воду. Они защищены от ультрафиолетового излучения, жары и холода.
Эндофитам не приходится конкурировать за ресурсы с другими микроорганизмами, растению же это почти ничего не стоит с точки зрения расхода жизненной энергии. Затем бактерии и грибки начинают размножаться и распространяться, оказываясь на листьях и кончиках побегов, где распускаются цветы, в конечном итоге они внедряются в семя. Далее все повторяется по кругу.
Факультативные эндофиты проводят внутри растения лишь часть своей жизни. Остальное время они пребывают в почве, насекомых, иных «локациях». Они могли бы существовать и сами по себе, но комфортнее им все же в дружеском союзе с хозяином. При первой возможности, тем не менее, они перебираются на травинки, кустики и деревья – в частности, сквозь естественные трещины в корнях.
Пассивные эндофиты попадают в растения оппортунистически, без особого, так сказать, стремления. Они могут поселиться в «открытых ранах», если наткнутся на них в среде своего нахождения. Эти микробы не слишком приспособлены к жизни в данных условиях, поэтому никогда не становятся симбиотическими.
Эндофиты не являются паразитами – они очень многое дают своим хозяевам. Некоторые выделяют химические соединения, позволяющие растению защищаться от травоядных животных, а также от насекомых. Другие регулируют размер пор. В жаркую и сухую погоду они помогают закрывать их, чтобы сократить потерю влаги. Через эти отверстия поступает углекислый газ и выходит кислород, то есть они напрямую участвуют в процессе фотосинтеза. Умелое управление порами позволяет эффективнее перерабатывать солнечный свет в жизненную энергию.
Наконец, растения могут рассчитывать на то, что живущие в них микробы будут помогать усваивать питательные вещества. Бактерии и грибки, поселившись в корнях, увеличивают площадь их поверхности. Кроме того, они поглощают находящийся в воздухе азот и перерабатывают его в более сложные соединения. Некоторые микробы выделяют гормоны, ещё больше повышающие эффективность питания. Как видим, эндофиты чрезвычайно важны для выживания растений. И эта связь сформировалась очень давно.
Ископаемая летопись свидетельствует о том, что грибки вступили в союз с самыми первыми сухопутными растениями, то есть где-то 400 миллионов лет назад. Вполне возможно, что последние выжили исключительно благодаря этому сотрудничеству.
В 2008 году была опубликована статья, авторы которой установили, что в любом известном науке растении присутствуют эндофиты как минимум одного типа. В течение сотен миллионов лет обе стороны совместно эволюционировали.
Когда-то считалось, что естественный отбор действует по очень простому принципу: отдельные организмы, обладающие лучшим набором генов, с наибольшей вероятностью передадут свою ДНК последующим поколениям. Именно это позиционировалось как движущая сила эволюции видов. Но затем были обнаружены эндофиты и как минимум в отношении растений все стало восприниматься немного иначе.
Сегодня уже превалирует мнение, что на естественный отбор влияет также микробиом того или иного вида растений. «Выживание наиболее приспособленных» определяется генами как хозяина, так и всех функционирующих внутри него микробов. То есть в качестве единого организма здесь воспринимается вся экосистема.
Микробы, относящиеся к числу облигатных, интегрируются в семена и совместно с генами создают «заготовку» нового растения. Таким образом, они присутствуют в своем «хозяине» ещё до того, как тот родится по-настоящему. Если семени удается прорасти, микробы начинают получать питательные вещества и воду. Они защищены от ультрафиолетового излучения, жары и холода.
Эндофитам не приходится конкурировать за ресурсы с другими микроорганизмами, растению же это почти ничего не стоит с точки зрения расхода жизненной энергии. Затем бактерии и грибки начинают размножаться и распространяться, оказываясь на листьях и кончиках побегов, где распускаются цветы, в конечном итоге они внедряются в семя. Далее все повторяется по кругу.
Схема возможного присутствия эндофитов в различных органах растений
Факультативные эндофиты проводят внутри растения лишь часть своей жизни. Остальное время они пребывают в почве, насекомых, иных «локациях». Они могли бы существовать и сами по себе, но комфортнее им все же в дружеском союзе с хозяином. При первой возможности, тем не менее, они перебираются на травинки, кустики и деревья – в частности, сквозь естественные трещины в корнях.
Пассивные эндофиты попадают в растения оппортунистически, без особого, так сказать, стремления. Они могут поселиться в «открытых ранах», если наткнутся на них в среде своего нахождения. Эти микробы не слишком приспособлены к жизни в данных условиях, поэтому никогда не становятся симбиотическими.
Эндофиты не являются паразитами – они очень многое дают своим хозяевам. Некоторые выделяют химические соединения, позволяющие растению защищаться от травоядных животных, а также от насекомых. Другие регулируют размер пор. В жаркую и сухую погоду они помогают закрывать их, чтобы сократить потерю влаги. Через эти отверстия поступает углекислый газ и выходит кислород, то есть они напрямую участвуют в процессе фотосинтеза. Умелое управление порами позволяет эффективнее перерабатывать солнечный свет в жизненную энергию.
Клубеньковые бактерии внутри клубенька
Наконец, растения могут рассчитывать на то, что живущие в них микробы будут помогать усваивать питательные вещества. Бактерии и грибки, поселившись в корнях, увеличивают площадь их поверхности. Кроме того, они поглощают находящийся в воздухе азот и перерабатывают его в более сложные соединения. Некоторые микробы выделяют гормоны, ещё больше повышающие эффективность питания. Как видим, эндофиты чрезвычайно важны для выживания растений. И эта связь сформировалась очень давно.
Ископаемая летопись свидетельствует о том, что грибки вступили в союз с самыми первыми сухопутными растениями, то есть где-то 400 миллионов лет назад. Вполне возможно, что последние выжили исключительно благодаря этому сотрудничеству.
В 2008 году была опубликована статья, авторы которой установили, что в любом известном науке растении присутствуют эндофиты как минимум одного типа. В течение сотен миллионов лет обе стороны совместно эволюционировали.
Когда-то считалось, что естественный отбор действует по очень простому принципу: отдельные организмы, обладающие лучшим набором генов, с наибольшей вероятностью передадут свою ДНК последующим поколениям. Именно это позиционировалось как движущая сила эволюции видов. Но затем были обнаружены эндофиты и как минимум в отношении растений все стало восприниматься немного иначе.
Сегодня уже превалирует мнение, что на естественный отбор влияет также микробиом того или иного вида растений. «Выживание наиболее приспособленных» определяется генами как хозяина, так и всех функционирующих внутри него микробов. То есть в качестве единого организма здесь воспринимается вся экосистема.
Комментарии1
