Триходерма

Trichoderma

Плесневый гриб Tricoderma имеет такое значение, что я не мог обойти его стороной, – так же, как и плесневые грибы из рода пенициллов. Надо сказать, что триходерму описать не так просто. И все же я постараюсь понятно рассказать об этом распространенном почвенном грибе.

Вокруг живых корней – целый мир

Если мы начнем вскапывать почву в саду, то очень скоро убедимся, что она практически вся пронизана корнями разной величины. Та область почвы, которая подвергается воздействию со стороны корней растений, называется ризосферой. Дело в том, что корни активно влияют на почву, причем многими способами – биологическими, химическими и физическими. В ризосфере растения, грибы и животные, а также микроорганизмы образуют необозримую сеть взаимодействий. Многие виды чувствуют себя здесь особенно хорошо; плотность организмов в ризосфере может быть в 5–50 раз выше, чем вне ее. Растения (например, камнеломки) выделяют из своих корней разнообразные кислоты, с помощью которых часть нерастворимых минеральных солей почвы переводится в растворимые. В результате в почве снижается содержание питательных веществ, происходит изменение кислотности. Там, где возрастает «плотность населения», усиливается конкуренция за ресурсы, но помимо нее еще и возникают симбиозы и «сотрудничество» к обоюдной пользе их участников. Симбиотические партнеры поставляют растениям дополнительные питательные вещества и тормозят развитие видов, вредоносных для растений.

К таким партнерам относятся и невидимые грибы рода Tricoderma, который насчитывает невероятное множество видов. Триходерма встречается в любых почвах. На самых ранних стадиях своего развития древесные корни уже заселяются этими грибами.

Как правило, от аллергии, вызванной триходермой, страдают работники деревообрабатывающей промышленности

Большинство людей никогда не слышали такого названия, но едва ли можно представить нашу жизнь без этих грибов. Их можно считать «полезными», хотя они и могут причинять некоторый экономический вред. Например, в наших домах и квартирах после протечек триходерма может заселить такие богатые целлюлозой материалы, как обои, гипсокартон, древесно-стружечные плиты и утеплитель, а также кафель, силиконовые уплотнители и штукатурку. Эта плесень может поражать продукты питания (даже другие грибы – например, шампиньоны) и корма для животных, а иногда и ткани человеческого тела, особенно если иммунитет ослаблен. Продуцируемый грибами яд – триходермин – в сравнении с другими микотоксинами малозначим. Как аллерген он тоже играет весьма скромную роль; как правило, от аллергии, вызванной триходермой, страдают работники деревообрабатывающей промышленности, садовники и люди, имеющие в силу своей профессии дело с мусором и компостом. Но в целом чаша весов в этом балансе склоняется в сторону пользы. Триходерма крайне важна для нас.

Запутанная история: несовершенная и совершенная формы грибов

Для начала мне хотелось бы – для более глубокого понимания – воспользоваться триходермой как поводом для увлекательного экскурса в микологию.

Многие сумчатые грибы отдела Ascomycota, к которым принадлежит и род Trichoderma, встречаются в двух формах. Очень долго микологи не понимали, что речь идет о двух стадиях развития одного и того же гриба, и относили две непохожие формы к разным видам. В результате эти грибы до сих пор сохранили двойные названия, как будто они и в самом деле представлены двумя видами.

Одна из таких стадий развития является несовершенной и называется анаморфой. Тип размножения этой стадии – вегетативный, или бесполый. Гифы растут и развиваются путем клеточного деления и почкования и образуют такие стадии размножения и роста, как бесполые митотические споры и конидии, образующиеся на концах конидиеносных гиф. Триходерма как раз и является несовершенной стадией развития. Предполагают, что у некоторых грибов эта форма единственная, в которой вид существует. До сих пор было описано более 30 видов триходермы, но это не меняет дела, как мы скоро увидим.

Дело в том, что многие виды грибов образуют также совершенную форму плодового тела – так называемую телеоморфу. В этом случае стадия размножения характеризуется половыми процессами, а не простым клеточным делением, и осуществляется за счет мейотических спор. Совершенная стадия развития плодового тела была описана впервые еще в 1825 году известным микологом Элиасом Фризом и названа им Hypocrea (от греч. κρέας, «мясо»). К настоящему времени описаны еще около 170 видов этого рода. Они встречаются в гниющей древесине и в почве и часто сосуществуют с грибами других родов и видов. Однако сегодня мы доподлинно знаем: Hypocrea и Trichoderma – совершенная и несовершенная формы одного и того же гриба, триходермы. При этом некоторые виды существуют только в несовершенной форме плодового тела. Возможно, конечно, что нам просто пока не удалось обнаружить их главную форму. Как бы то ни было, все виды рода Hypocrea, которые были описаны как таковые, сегодня относят к роду Trichoderma. С помощью современных молекулярно-биологических и генетических методов идентифицировать обе формы стало проще, чем раньше.

Признаю, что микология – сложная наука, но в этом-то и состоит ее очарование.

Они процветают на вашем безупречно чистом белье? Но без грибов оно не было бы таким чистым!

Триходерма – не только вездесущий посредник между почвой, растениями, животными, грибами и микроорганизмами. Эти грибы прекрасно чувствуют себя в ферментационных стальных баках, в которых посредством сложных биотехнологических процессов производят ферменты, например целлюлазы, задуманные производителями для расщепления целлюлозы на ее элементарные составные части. Девиз производителей: каждому пятну свой фермент! Уже с середины XX века ученые и инженеры начали использовать микроорганизмы и грибы в качестве эффективных продуцентов самых разнообразных ферментов. В огромных стальных емкостях, заполненных жидкой питательной средой, крахмалами и другими сахарами, микробы створаживают субстрат и продуцируют как побочный продукт белки, способные выполнять физиологические или биологически активные функции. Эти белки мы называем ферментами. Когда ферменты накапливаются в емкости в достаточно большом количестве, их извлекают и высушивают, и полученный порошок, помимо всего прочего, продают производителям моющих средств и стиральных порошков. Но применение ферментов триходермы выходит далеко за эти узкие рамки. Они используются в различных отраслях промышленности – целлюлозно-бумажной, пищевой и текстильной. С каждым годом ученые открывают все новые и новые области применения плесневых грибов рода Trichoderma. Например, биологическая защита растений.

Волк в овечьей шкуре: симбиоз или паразитизм?

В одной из своих работ Кристиан Кубичек из Венского технического университета решил разобраться в свойствах трех видов грибов рода Trichoderma.

Виды Trichoderma atroviridis и Trichoderma virens всегда считались классическими симбионтами и применялись для защиты растений. Специалисты исходили из представлений о том, что эти грибы усиливают защитные механизмы растений, уничтожают приближающиеся микроорганизмы, и в обмен потребляют продуцируемые растениями сахара. Однако в действительности эти грибы проникают в корни растений и питаются их тканями. Короче говоря, они скорее паразиты, нежели безвредные симбионты. «Как львы, которые ждут в засаде у водопоев, так как знают, что их жертвы тоже охотно там останавливаются», пишет Кубичек, грибы рода Tricoderma подстерегают и используют для питания другие грибы, которые также находят в ризосфере идеальные жизненные условия. Собственно, это драматическое открытие для нас ничего не меняет: даже если польза для нас – всего лишь побочный продукт жизнедеятельности одаренных и изобретательных паразитов, мы все равно будем пользоваться их услугами.

Триходерму используют также в борьбе с болезнями древесины и с возбудителями заболеваний винограда. Очень многообещающим в этом отношении является Trichoderma atroviridis. Этот гриб конкурирует с возбудителями за пространство и питательные вещества и вытесняет патогенные микроорганизмы из своей среды обитания. Помогает триходерма также в борьбе с описанной ранее эской винограда (с. 173).

Кубичек также подробно изучил вид Trichoderma reesei. Этот гриб превосходно расщепляет целлюлозу древесины. Его ферменты применяются в производстве бумаги и в текстильной промышленности, а также для производства биоэтанола. С помощью целенаправленной селекции, возможно, удастся получить еще более эффективные штаммы этой триходермы.

Увлекательна также история штаммов трех исследованных видов триходермы, которые были выявлены путем секвенирования их ДНК. По мнению Кубичека, их эволюционные пути разошлись уже давно, и теперь по эволюционным меркам они дальше друг от друга, чем, скажем, мы от рыб или птиц. Но тем не менее внешне эти виды сохраняют между собой заметное сходство.

Триходерма сулит нам лучшее будущее

Быстро растущие колонии триходермы, вероятно, преподнесут нам что-нибудь удивительное уже в ближайшем будущем. В этой книге нет места для обсуждения экологической инженерии, с помощью методов которой ученые пытаются оптимизировать сообщества ризосферы, надеясь таким путем укрепить здоровье растений, ускорить их рост и повысить сопротивляемость. В отличие от ядохимикатов, которые мы применяем в окружающей нас среде, экологическая инженерия не оказывает негативного воздействия на экосистему почвы. Целенаправленно подавить размножение в почве нежелательных возбудителей болезней можно и без яда. Это многообещающий, долгосрочный и перспективный подход, в процессе осуществления которого станет окончательно ясно, что все живые существа (так называемые биотические факторы) и факторы абиотические, неживые, образуют чудесно работающий «суперорганизм». Работающий, пока мы позволяем ему работать без помех.

За то, что почва непосредственно влияет на самые основы нашей жизни, мы платим ей черной неблагодарностью. Мы ее трамбуем, асфальтируем, бетонируем, выливаем на нее немыслимое количество разных ядов и уплотняем ее. После проезда тяжелых машин рыхлая лесная почва становится твердой как бетон. Определенно стоит подумать о хрупком равновесии в ризосфере. Все присутствующее там огромное разнообразие живых существ, находясь в непрерывном взаимодействии между собой, заботятся о сохранении экологических основ нашего мира.