Leleplezték a gombák nagy trükkjét

A kígyógombák a többi gombához képest megdöbbentően nagyméretű genommal rendelkeznek. Ez feltehetőleg ahhoz kell nekik, hogy változatos életkörülményekhez tudjanak alkalmazkodni. Az Északi-sarkvidék kígyógombái a valaha látott legnagyobb gombagenomok birtokosai.

A Mycena nemzetségbe tartozó, itthon is számos fajjal képviselt kígyógombáknak szokatlanul nagyméretű genomjuk van – állapította meg egy a Cell Genomics június 27-ei számában közölt kutatás. Bár korábban úgy gondolták, ezek a gombák kizárólag korhadó szerves anyagokat bontanak, a kutatók szerint eredményeik arra utalnak, hogy a vizsgált fajok génkészlete lehetővé teszi a környezet változásával összefüggő különböző életmódokhoz való igazodást. 

Egyes gombafajok hatalmas genommal rendelkeznek
Fotó: AFP

Kutatásuk alapján az északi sarkvidéken élő Mycena fajok rendelkeznek az eddigi legnagyobb ismert gombagenommal.

„A Mycena nemzetség az összes evolúciós trükköt beveti a genomja bővítésére, mindezt ráadásul olyan célokért is, amelyek nem feltétlenül szolgálják az általunk optimálisnak gondolt életmódjukat” – mondta el Christoffer Bugge Harder, aki a kutatást az Oslói Egyetemről (Norvégia) irányította, és a 28 tagú, hét ország egyetemeit képviselő szerzőcsapat első szerzője.

„Az evolúció során az előnytelen tulajdonságok fokozatosan eltűnnek, így adódik a következtetés, hogy a hatalmas genom növeli az alkalmazkodóképességet, így előnyös a gombák számára – tette hozzá Francis Martin, az INRAE és a Lorraine-i Egyetem (Champenoux, Franciaország) kutatója. – Ennek az az ára, hogy egy ekkora genom feltehetően számtalan szükségtelen részt is hordoz, amelyeket persze úgyszintén le kell másolni minden egyes sejtosztódáskor. Ez különösen igaz egy olyan extrém környezetben, mint a sarkvidék, ahogy a növényeknél is látjuk.”

Fontos gombák, ezért tanulmányozták őket

A kutatás azért a Mycena nemzetséget célozta, mert ezek az erdei ökoszisztémák legfontosabb avar- és levélbontó gombái. Kicsiny termőtestük ellenére fontos szerepet játszanak a globális szén-körforgásban. Sokáig úgy gondolták, a Mycenák csak halott szerves anyagokon élnek, de bebizonyosodott, hogy egyes fajaik szimbiotikus vagy parazitikus kapcsolatokat alakítanak ki élő növényekkel. A Mycena fajok lumineszkálnak, azaz világítanak a sötétben, és korábbi vizsgálatok már leírták egyes fajok genomját, illetve azok összefüggését a lumineszcenciával. A jelenlegi kutatás a különböző tápanyagigényű Mycenák széles skáláját mérte fel, hogy következtetni lehessen azok életmódjára.

A friss tanulmányban további 24 Mycena és egy rokon faj, az Atheniella floridula genomját szekvenálták meg. A genomszekvenálás és annotáció a DOE Joint Genome Institute’s Community Science Program keretében zajlott. A munka az 1000 GombaGenom projekt része, melynek célja a gomba nemzetségeken belüli, illetve azok közötti genomiális sokféleség feltárása.

Óriási génállomány

Az újonnan vizsgált fajok hatféle lebontó csoportot képviselnek: 

• generalista holtfabontók, 
• lombhullató holtfabontók, 
• generalista fűavarbontók, 
• lombhullató avarbontók, 
• tűlevelű avarbontók 
• és általános avarbontó generalisták. 

Szerepelt köztük még három sarkvidéki faj is. Az újonnan kapott genomokat 33 nem-Mycena faj genomjával vetették össze, ami segíteni fogja annak megértését, hogy a genomok hogyan változtak, illetve bővültek az evolúció során, és hogy a fajok növényisejtfal-lebontó enzimjei (és az őket kódoló gének) miként különböznek az életmód függvényében.

Meglepetésre a Mycena fajokban mindenhol óriási genomexpanziót találtak, mely az életmódtól függetlenül az összes géncsaládot érintette.

 A bővüléshez hozzájárul új gének megjelenése, génduplikációk, a poliszacharid-bontó enzimeket kódoló gének felszaporodása, transzpozonok sokszorozódása, továbbá más gombafajokból eredő horizontális géntranszfer. Érdekes módon két sarkvidéki faj genomja volt a legnagyobb: mintegy kétszer-nyolcszor akkora, mint a mérsékelt övi fajoké.

Gombák
Fotó: Hemis via AFP

„Különösen meglepő, hogy egyfelől a Mycenákat általánosan jellemző genombővülésen felül a sarkvidéki fajok további expanziót mutatnak, másfelől, hogy Ascomycetes fajokból származó horizontális géntranszferre bukkantunk – említi Harder. – Ezek a fajok a mérsékelt övön is jelen vannak, és az eredményeinkből még nem tudni, hogy egy fajspecifikus hatás, vagy esetleg egy sarkövi hatás hozza létre az óriási genomokat.”

Vannak sarkvidéki növények, amelyek transzpozonokkal bővítik ki genomjukat, vagy egyszerűen a teljes genomjukat megduplázzák mérsékelt övi társaikhoz képest, ezért elképzelhető, hogy a sarkvidéki gombákban ehhez hasonló párhuzamos evolúció zajlik.

Håvard Kauserud (Oslói Egyetem) szerint „a lebontó gombáktól a szimbiotikus gombákig húzódó evolúciós átmenet valószínűleg több rendszertani csoportban egymással párhuzamosan zajlott, évmilliókkal ezelőtt, viszont a Mycena fajoknál ez az átmenet mintha a szemünk előtt zajlana.” 

„Azt eddig is tudtuk, hogy más gombákkal ellentétben a Mycenák több különböző táplálkozásmódra képesek. 

Saját eredményeink pedig arra utalnak, hogy ez a genomjuk felépítésében is tükröződik.”

 – fejtette ki Harder.

Az eredmények segítenek abban az általánosabb törekvésünkben is, hogy egy genomszekvenciából megértsük az adott élőlény szokásait.

„Mindez felhívja a figyelmet arra, hogy a genomszekvenciából nem lehet mindig egyértelműen következtetni egy gombafaj élet-, illetve táplálkozásmódjára – hangsúlyozza Martin. – Ezt fontos fejben tartani, mert manapság a DNS-szekvenálás egyre olcsóbb és gyakoribb, míg a hagyományos, terepi kutatás egyre ritkább a fiatalabb biológus-generációk körében, már csak azért is, mert egyre nehezebb rá támogatást szerezni.”