Лишайники как биологические индикаторы

Так как невзыскательные и неприхотливые лишайники растут очень медленно, в густой растительности, из-за конкуренции мхов, травы и других высоких растений, у них нет шансов выжить в борьбе за свет и источники питания. В экстремальных условиях и в пограничных экологических нишах, где другие виды чувствуют себя неуютно, лишайники непобедимы. Массовое разрастание лишайников или, наоборот, их отсутствие в тех или иных местах предоставляет специалистам обширную информацию. По причине долгожительства, отсутствия защитных механизмов на поверхности и выживания в подверженных действию неблагоприятных факторов местах лишайники являются превосходными биоиндикаторами, указывая на долговременные влияния окружающей среды. Одного этого уже достаточно, чтобы внимательно изучать лишайники, а показания этих индикаторов не внушают оптимизма, что, собственно говоря, неудивительно.

Почти все микобионты, живущие в лишайнике грибы, приспособлены для совместной жизни с фотоавтотрофными партнерами. Самостоятельно такие грибы в природе не живут, их симбиоз является облигатным. По-другому обстоит дело с фикобионтами – водорослями и цианобактериями. Эти организмы могут жить в природе и самостоятельно.

Будучи материнским организмом, гриб размножается в составе лишайника половым и вегетативным путем. После полового оплодотворения в плодовом теле гриб-партнер образует споры, которые после прорастания должны найти подходящую водоросль, для того чтобы сформировать новый лишайниковый симбиоз. Еще проще происходит вегетативное размножение: небольшие фрагменты таллома могут отрываться и переноситься в другие места, где благодаря регенерации образуются новые лишайники. Иногда могут образовываться так называемые соредии: отдельные водоросли с фрагментами гиф переносятся с водой или ветром на новое место, где начинают расти и «заботиться о потомстве».

Симбиоз как концепция выживания

То, что лишайники состоят из двух совершенно разных организмов, а именно гриба (микобионта) и водоросли (фикобионта), известно давно, с XIX века. Постепенно становилось все яснее, что эта совместная жизнь дает преимущества обоим партнерам и что речь в данном случае идет о симбиозе в истинном смысле этого слова. Долгое время ученые придерживались простого уравнения 1 гриб + 1 водоросль = лишайник; оно считалось гарантией успешной жизни симбионта. То, что все не так просто, стало ясно с 2016 года благодаря исследованиям Института микологии Грацкого университета им. Карла и Франца, ведущего центра микологических исследований мирового уровня.

В опубликованной в 2016 году в авторитетном журнале Science статье ученые сообщили, что у представителей 52 родов лишайников есть и третий партнер в форме дрожжевых грибов [25]. Для тех, кто разбирается в лишайниках, это стало большой сенсацией, а у СМИ появился повод для двусмысленных заголовков типа «Тайный треугольник отношений».

Дрожжи – это одноклеточные грибы, а следовательно, микроорганизмы, которые размножаются почкованием или простым делением. Поэтому их называют почкующимися дрожжами, или почкующейся плесенью. В большинстве своем дрожжи принадлежат к сумчатым грибам (аскомикотам), одной из двух крупных эволюционных линий грибов, к которой относятся до 98 % всех образующих лишайники грибов, поэтому в научной литературе принято простое наименование: «лихенизирующие аскомицеты» (в переводе: сумчатые грибы, превращающиеся в лишайник). Незначительное меньшинство лишайников образуется базидиомикотами, которые в таких случаях выступают в роли опорного микобионта. Именно по этой причине было так велико удивление специалистов, когда удалось установить, что есть и третий партнер-гриб – дрожжевой гриб рода Cyphobasidium. Согласно данным исследований, проведенных на самых разнообразных лишайниках в самых разнообразных частях мира, Cyphobasidium обнаруживается всегда. Вероятно, читатель уже испытывает легкое раздражение от корня basidium в названии гриба, потому что он только что прочитал, что большинство дрожжей принадлежит к сумчатым грибам, аскомицетам. Но это не относится к Cyphobasidium, поскольку он является базидиомицетом из группы, родственной грибам порядка ржавчинных грибов. Большинство представителей этой группы являются паразитами растений, животных и грибов, но из их среды «вынырнул» один симбиотический партнер.

Тоби Шприбилле, биолог из Института микологии Грацкого университета, занимающийся проблемами эволюции, с восторгом отозвался о новом открытии своей международной команды, которая исследовала геномы многочисленных лишайников со всего мира: «Эти данные потрясли до основания наши фундаментальные знания о лишайниках. Нам надо заново изучать, как возникли эти живые существа и кто и какую функцию выполняет в симбиотическом партнерстве». С точки зрения эволюции дрожжевые грибы уже давно участвуют в этом симбиозе. Специалисты предполагают, что они помогают защищать от микробов «суперорганизм лишайник», составной частью которого являются. Важную роль в этих исследованиях сыграл лишайник Vulpicida canadensis, который часто растет на древесной коре в Северной Америке. Наименование Vulpicida было введено в систематику в 1993 году, причем название было составлено из двух латинских корней – Vulpes (лисица) и cida (убийство). То есть Vulpicida в переводе с латинского означает «убийца лис». Действительно, еще великий миколог Фриз сообщал, что в Швеции этот лишайник применяют для отравления лисиц.