A gombákban megtalálható vírusok között káros és hasznos egyaránt található.

1948-ban történt, hogy a La France testvérek által üzemeltetett pennsylvaniai gombafarmon a tudósok először figyeltek meg egy gombákat sújtó betegséget. A kutatók azonban csak 1962-ben jöttek rá, hogy vírusok állnak a La France-betegség mögött, és hogy a vírusok más gombafertőzéseket is okoznak – így egy teljesen új kutatási területet indítottak el. Matt Kasson, a Morgantowni Nyugat-Virginia Egyetem mikológusa (gombakutatója) szerint ma a témával foglalkozó szakértők a felfedezések aranykorát élik. Mindenféle furcsa és csodálatos kölcsönhatást találnak a gombák és vírusaik, sőt a gombavírusok és a növények vagy állatok között is.

Úgy tűnik, hogy a legtöbb gombavírus nem sokat tesz a gazdájával, de akadnak olyanok, melyek néha betegséget okoznak, időnként viszont meglepő előnyöket is kínálnak. A legtöbb gomba még ma is tudományosan leíratlan, vírusaik elemzése pedig még ritkábban történik meg, így rengeteg tanulnivaló akad.

Ahogy a tudomány fejlődött, úgy vált hétköznapivá a DNS- és RNS-szekvenálás is, melyet a tudósok például a gombákon belüli vírusok jeleinek kimutatására is használhatnak, sőt még akkor is, ha nincs jele annak, hogy ott vírus lenne. Mi több, a kutatókat különösen érdeklik a gombavírusok, amelyek betegségeket okoznak olyan fajokban, amelyek maguk is kórokozói a növényeknek, az állatoknak vagy akár az embereknek, így a vírusok potenciális szövetségeseink a gombás fertőzések és kártevők elleni harcban.

Mindenféle formában

„Szinte minden gombának vannak vírusai, rendkívül gyakoriak” – mondja Marilyn Roossinck, a Pennsylvaniai Állami University vírusökológusa. „Nagyon menők” – teszi hozzá. Sok növényi és állati vírus a génjeit egy fehérjeburokba zárja, és a fő célja gazdaszervezetről gazdaszervezetre terjedni. Nobuhiro Suzuki, a japán Kurashikiben található Okayama Egyetem virológusa szerint a gombavírusok ugyanakkor nagyon kivételesek, néhányuk egyáltalán nincs is burka. Akár burkosak, akár nem, a legtöbb gombavírus nem úgy talál új otthonra, hogy kikerül a gazdaszervezetből, mint például egy influenzavírus. Általában akkor terjednek, amikor két gombaszál találkozik a talajban: a rokon gombák szálai egyesülhetnek, megosztva a belső részüket – és a vírusaikat szintúgy.

Kép: Lajtár Lili

A vírusok olyan tulajdonságokat adhatnak a gombáknak, amelyekkel azok korábban nem rendelkeztek. A 2000-es évek elején Roossinck kollégái érdekes gomba-növény szimbiózist találtak a Yellowstone Nemzeti Parkban, ahol a talaj elérheti az 50 Celsius-fokot, esetenként az annál magasabb hőmérsékletet is. A fű egymagában, az 50 fokos hőmérséklet miatt egyszerűen összezsugorodott, majd elvesztette zöld árnyalatát, sőt el is pusztult, amikor még ha rövid időre is, de 65 foknak volt kitéve. Ha viszont a fű a Curvularia protuberata gombának adott otthont, a párosuk ellenállt az 50 fokos és az időszakos 65 fokos hőmérsékleti értékeknek. A hőtűrő páros valójában egy trió volt: Roossinck szerint a vírus is a rendszer része volt. Mindháromnak jelen kell lennie” – hangsúlyozta. Roossinck kíváncsi módon tovább vizsgálta az esetet, és megállapította, hogy a hőtűrés csak akkor fordult elő, ha a gomba olyan vírust tartalmazott, amelyet a csapat Curvularia termikus tolerancia vírusnak nevezett el.

Gombák és növények között is mozognak

Sok növény és gomba szorosan kapcsolódik egymáshoz, olyannyira, hogy a vírusok átkelhetnek közöttük. Kína Belső-Mongólia tartományában a kutatók gyökérrothadás gombát, a Rhizoctonia solanit találtak egy burgonyanövényben.

Ennek a gombának volt egy kórokozója: az uborka mozaikvírus, amely általában az uborkát fertőzi meg, sok más gyümölcs, zöldség, gyógynövény és gyom mellett. A laboratóriumban a vírus átterjedt a növényekről a gombákra, majd azokkal más növényekre is átterjedhetett volna. Tehát az uborka mozaikvírus egy növényekre „fókuszáló” vírus, amely a gombákra is érzékeny. Ugyanez a kutatócsoport ezután azt vizsgálta, hogy egy gombákra fókuszáló vírus átterjedhet-e növényekre is. Arra jutottak, hogy a Cryphonectria hypovirus 1, amely jellemzően gombákat fertőz meg, valóban képes megfertőzni a dohánynövényeket.

Önmagában bejuthatott a levelekbe, amelyekre helyezték, de nem tudott átterjedni a növény más részeire. Ha azonban egy másik vírus, például a dohány mozaikvírus is jelen volt, abban az esetben mindkettő képes volt terjedni a növényben. Ez azért lehetséges, mert a dohánynövény vírusa egy „mozgási fehérjét” adott hozzá, amely segítette mindkét vírus terjedését. A kutatók úgy vélik, hogy ez a gazdaszervezeteken való átjutás képessége fontos tényező lehet a vírus terjedésében és evolúciójában.

Hasznos vírusok

A gombavírusok megvédhetik a növényeket – és talán még az állatokat is – a gombás fertőzésektől. Ha a gombák a növényeket termesztő gazdálkodók ellenségei, akkor a gombavírusok lehetnek a gazdálkodók legjobb barátai.

Valójában ezt már korábban is kimutatták, az 1900-as évek közepén a gesztenyefák gombájával küzdő európai kutatók felfedezték, hogy a Cryphonectria hypovirus 1 lelassítja a fertőzést, időt adva a fáknak az immunválasz kialakulására. „Elég jól működött” – állítja Kasson. A vírus a vírusos biokontroll zászlóshajójává vált. Sajnos ugyanez a vírus nagyrészt nem védte meg az amerikai gesztenyét, ugyanis az amerikai gombák többsége olyan genetikai állományú, amely nem segíti elő a vírus terjedését a donor gombákról.

Kép: Lajtár Lili

De az ötlet megállja a helyét. Xie és kollégája, Daohong Jiang olyan vírust fejlesztenek ki, amely segítheti az egyes növényeket, mint a repce és a szójabab. Xie szerint a mikroorganizmus harcol a Sclerotinia sclerotiorum gombakártevővel, amely több mint 700 növényfajban okoz fehérpenész rothadást. A vírus, az SsHADV-1 gyengíti a gomba betegségokozó képességét – ám ennél többről van szó. A legtöbb gombavírussal ellentétben elhagyhatja a gombát és szabad részecskeként, vagy gombaevő szúnyog útján terjedhet. A vírus által legyengített gomba úgy viselkedik, mint egy vakcina.

A fertőzött gombának való kitettség kiváltja a növények védekezőképességét, így a növények jobban képesek leküzdeni más betegségeket, nem csak a fehérpenészt. A vírus-gomba kapcsolat megváltoztatja a növények hormonjelátvitelét és cirkadián ritmusát is, amely fokozhatja a növekedést.

Így vagy úgy, van még mit tanulnunk nemcsak a gombákról és a vírusokról, de a kölcsönhatásaikról is, hiszen a velük való munka eredménye idővel nekünk, embereknek is élethosszt és életminőséget befolyásoló tényezővé válhat.

Forrás: National Geographic Magyaroszág

Talán bele sem gondolunk, de a talaj igen sokszínű ökoszisztémákat rejt, a helyi élőlények pedig különös hangokat hallatnak. Az ökológusok régóta tudják, hogy a lábunk alatti talaj több életnek, ráadásul sokszínűbbnek ad otthont, mint szinte bármely más hely a Földön, azonban a laikus számára a talaj alig tűnik többnek, mint tömör réteg. Valójában a talaj egy labirintusszerű táj alagutakból, üregekből, gyökerekből és rothadó anyagokból.

A kutatók mindössze egy csésze földben közel 100 millió életformát is megszámoltak, melyek több mint 5000 taxonhoz tartoztak. A föld alatti élőlények a mikroszkopikus baktériumoktól és gombáktól, a ceruzapontnyi méretű ugróvillásokig és atkákig, a több méter hosszúságot is elérő százlábúakig, csigákig és földigilisztákig, valamint az alagutakban és üregekben élő vakondokig, egerekig és nyulakig terjednek. „Ez elképesztő biodiverzitás” – mondja Uffe Nielsen, az ausztráliai Western Sydney Egyetem talajbiológusa. Ez egyben létfontosságú is: ezek a földalatti közösségek együttesen a bolygónk életének nagy részét képezik, az általunk fogyasztott tápláléktól kezdve a belélegzett levegőig.

Zajok a mélyben

Napjainkban egy viszonylag új területen, a talajbioakusztikában – mások olyan kifejezéseket részesítenek előnyben, mint a biotremológia vagy a talajökoakusztika – egyre több biológus rögzíti a föld alatti zajokat, hogy ablakot nyissanak ebbe a komplex és rejtélyes világba. A szakértők arra jutottak, hogy egy olyan egyszerű tárgy, mint egy földbe szúrt fémszög, egyfajta fejjel lefelé fordított antennává válhat, ha a megfelelő érzékelőkkel van felszerelve.

Minél többet hallgatják a kutatók, annál nyilvánvalóbbá válik, rengeteg élet van alattunk a talajban. A föld alatti hangok kakofóniájának lehallgatása nemcsak azt ígéri, hogy idővel feltárja, milyen életformák élnek a lábunk alatt, hanem azt is, miként – hogyan esznek vagy vadásznak, miként siklanak el egymás mellett észrevétlenül, vagy hogyan dobolnak, kopognak és énekelnek, hogy felkeltsék egymás figyelmét. A föld alatti élet „egy fekete doboz” – mondja Nielsen. „Ahogy kinyitjuk, rájövünk, milyen keveset tudunk.”

Kép: Lajtár Lili

Fontos megérteni ezt a felszín alatti világot, mert a talajökológia kulcsfontosságú. „A talaj segít átalakítani a növényeket tápláló anyagokat, például a szenet, a nitrogént, a foszfort és a káliumot élelemmé, erdőkké, valamint oxigénnel tölti fel a levegőt, hogy mindannyian lélegezni tudjunk” – mondja Steven Banwart, a Leedsi Egyetem talaj-, mezőgazdasági és vízkutatója, aki az Annual Review of Earth and Planetary Sciencesben írt tudományos összefoglalót a talaj funkcióiról.

A férgek, lárvák, gombák, baktériumok és más lebontók minden lépésben részt vesznek, és minden talajorganizmus saját hangsávot hoz létre. A gyökereket rágcsáló lárvák rövid kattanásokat adnak ki, miközben szétszakítják táplálékuk rostjait. A férgek zizegnek, ahogy alagutakban mászkálnak, sőt még a növények gyökerei is adnak ki hangot, amikor a talajszemcsék között nyomulnak előre, ahogy svájci kutatók 2018-ban beszámoltak róla. De a gyökerek lassabban mozognak, mint a férgek, és egyenletesebb ütemben. Ezen hangok megkülönböztetésével a talajakusztika fényt deríthet néhány eddig megválaszolatlan kérdésre. Például arra, mikor is nőnek a növények gyökerei: éjszaka vagy napközben, esetleg csak akkor, amikor esik az eső?

Mások már ismerik

Mi, emberek talán az utolsók között fedezzük fel ezt a föld alatti hangsávot. A madarakat például gyakran látni oldalra tartott fejjel ugrálni a gyepen. A kutatók úgy vélik, hogy ezt azért teszik, mert odalent lévő férgek után ugrálnak. Gyakran pont a megfelelő pillanatban csipkedik a talajt, hogy kihúzzák gyanútlan zsákmányukat. Bizonyos teknősök viszont kihasználják azt a figyelmet, amelyet a férgek az eső kopogásának rezgéseire fordítanak. Ugyanis a lábukkal a földön dobognak, hogy utánozzák ezt a kopogást, így a férgek a felszínre jönnek, és ezzel számukra szaftos falatokat biztosítanak.

A föld alatti rezgések kulcsfontosságúak lehetnek a látszólag szándékos jelek esetében is. A talajban lévő üregekben élő vakondpatkányokról úgy gondolják, hogy a közelben lévő fajtársukkal úgy kommunikálnak, hogy fejüket vagy lábukat az alagútjuk falához ütögetik. A levélvágó hangyáknál megfigyelték, hogy hangokat adnak ki, amikor a fészekomlások során eltemetődnek. Más dolgozó hangyák a helyszínre sietnek, és ásni kezdenek, hogy megmentsék társaikat.

Ezen hangok némelyike hallható az emberi fül számára, de sokuk túl magas vagy túl alacsony frekvenciájú. Rögzítésükhöz a kutatók olyan eszközöket használnak, mint a piezoelektromos érzékelők, amelyek úgy működnek, mint a gitárra csíptethető kontaktmikrofonok. Egy földbe szúrt, akár 30 centiméter hosszú szöghöz rögzítve ezek rezgéseket érzékelnek, amelyeket a kutatók elektronikus jelekké alakítanak, és addig erősítik, amíg az emberek hallani nem tudják azokat.

Zajongó pajorok

Carolyn-Monika Görres, a németországi Geisenheimi Egyetem tájökológusa is azok között volt, akiket megdöbbentett, hogy mennyi mindent felfedhet a föld alatti zaj. A National Geographic Society támogatásával Görres a gyökérrel táplálkozó bogárlárvákat, pontosabban pajorokat tanulmányozza – kifejezetten az általuk kibocsátott gázok, például a metán érdeklik.

Kép: Lajtár Lili

A biológusok gyanítják, hogy ezek a különböző fajú apró rovarok jelentős mennyiségű éghajlati kibocsátással járulnak hozzá a puszta számuk miatt. (Egy példa arra, hogy mekkora lehet a rovarok kibocsátása: a termeszek becslések szerint a globális metánkibocsátás körülbelül 1,5 százalékát termelik. Összehasonlításképpen, a szénbányászatból származó mennyiség 5-6 százalék.)

Görres eleinte tanácstalan volt. Honnan tudhatta volna, hogy ezekből a néhány centiméter hosszú pajorból hány él egy talajfoltban. „Hagyományosan felássák a földet, hogy lássák, mi van ott” – mondja. „De aztán minden felborul.” A kutató biciklivel ellátogatott a városa körüli rétekre és erdőkbe, ahol két tucat akusztikus érzékelőt ásott el a talajban, és felvette a pajorok életét. Amikor lejátszotta a felvételeket másoknak, voltak, akik azt mondták, úgy hangzik, mint egy fa nyikorgása. „Mások azt hallották, mintha egy csiszolópapír darabjai dörzsölődtek volna össze” –teszi hozzá.

Görres megtudta, hogy a két általa vizsgált faj – a májusi cserebogár (Melolontha melolontha) és az erdei cserebogár (M. hippocastani) – lárváit zümmögés segítségével tudja megkülönböztetni, amely hasonló a kabócák és szöcskék föld feletti énekéhez, vagyis stridulációjához. A pajorok ezt úgy teszik, hogy összedörzsölik a szájszervüket. „Azt is mondhatnánk, hogy a fogaikat csikorgatva beszélgetnek egymással a föld alatt” – írja körül a jelenséget Görres. „A stridulációk szépsége abban rejlik, hogy fajspecifikusnak tűnnek, akárcsak a madárdalok.” Miután a pajorok bebábozódnak, egy másik zajkeltő mechanizmusra váltanak, mégpedig a potrohukat a burkon belül forgatják, és annak falához ütögetik.

Föld alatti Twitter

Mire való ez a hangképzés? Nem világos. A föld felett a rovarok stridulációja vonzza a párokat, de Görres szerint a lárvák számára a szaporodás még nem számít. Hogy többet megtudjon, az ökológus (aki talajakusztikus projektjét „Föld alatti Twitternek” nevezte el) tartályokat töltött meg a rovarok természetes élőhelyéről származó homokos talajjal, sárgarépaszeleteket tett bele, hogy a pajorok jól érezzék magukat, és elvitte őket a laboratóriumába. Észrevette, hogy egy egyedül élő pajor ritkán vándorolt, de ha többen osztoztak egy tartályon, akkor sokat „énekeltek”. Három cserebogárpajor összesen 682 alkalommal hallatta hangját két és fél óra alatt.

Kép: Lajtár Lili

Görres gyanítja, hogy a pajorok "énekelnek", hogy figyelmeztessék egymást. Ők maguk tökéletes táplálékul szolgálhatnak más élőlényeknek, egyetlen céljuk az életben a biomassza növelése, és ha túl sokan osztoznak ugyanazon a talajdarabon, elkezdik egymást kannibalizálni. Ezt alátámasztva a kutató megjegyzi, hogy a tudósok olyan lárvákat is észleltek, amelyek megváltoztatták az útjukat, hogy elkerüljék a potrohukat ütögető bábokat.

Így hasznosítják a hangokat

Amikor hangról beszélünk, többnyire a levegőben terjedő hullámokra gondolunk. Amikor elérik a fülünket, megrezegtetik a dobhártyát, és az agyunk végül ezeket az oszcillációkat hangérzetté alakítja. De ezek a hullámok más közegekben is terjedhetnek, például vízben vagy talajban. Az elefántok jól tudják ezt: alacsony frekvenciájú morajlást adnak ki, amely a talajban terjed, lehetővé téve számukra, hogy kapcsolatban maradjanak távoli rokonaikkal, akik a talpukkal veszik a jeleket.

Az akusztikus emisszió különböző közegekben is egyszerre terjedhet. A hím vakondtücskök (Gryllotalpa major) szarvszerű üregeket ásnak a homokos talajba, ahol szárnyaikat dörzsölve énekelnek. A ciripelés célja, hogy udvaroljon a levegőben repülő nőstényeknek, ez viszont rezgések formájában is terjed a talajon keresztül, ahol elriaszthatja a többi hím tücsköt a saját üregében. Néhány állat füle átalakult, hogy jobban meghallja az ilyen, talajból érkező rezgéseket. A Namib- sivatagban él egy aranyvakond, egy kicsi és szőrös emlős, amely éjszakai életmódot folytat és többnyire vak. Éjszaka a vakond termeszekre vadászik a dűnékben úgy, hogy fejét és vállát alá merítve „úszik” a homokban.

A biológusok úgy vélik, hogy ezt azért teszi, hogy a zsákmányra figyeljen. A vakond középfülében az egyik csont jelentősen megnagyobbodott. A kutatók szerint ez segíti az állatot abban, hogy észlelje a talajból érkező rezgéseket egy olyan folyamatban, amely hasonló ahhoz, ami az emberi fülben a levegőben terjedő hanghullámokkal történik. A kígyók ezzel szemben az állkapcsukban lévő érzékelőkön keresztül fogadják a rezgési jeleket. A csillagorrú vakond furcsa, csápos orrot visel, amely képes rezgéseket érzékelni. Sok rovar lábában pedig mechanoszenzorok találhatók, amelyek a talajban pulzáló hangokat érzékelik.

Teljesen logikus, hogy a föld alatt élő állatok beépítik a hangot az életükbe – vélekedik Matthias Rillig, a Berlini Szabadegyetem talajökológusa. „A hang egy nagy sebességű jel, amely kevés többletköltséggel jár” – mondja, hozzátéve: mindenképpen kevesebbel, mint a kommunikációhoz szükséges vegyi anyagok, például feromonok előállítása. A hang általában gyorsabban és messzebbre terjed, mint a kémiai jelek. Egy elefánt morgása kilométerekre is terjedhet. Egy kis föld alatti rovar által kiváltott rezgések csak néhány tucat centimétert érhetnek el, de egy olyan világban, ahol mindent mikrométerben mérnek, ez még mindig nagy távolság.

A növények is észlelhetik a zajokat

Vajon az állatokon kívüli más életformák is érzékelik ezeket a földalatti rezgéseket, és felhasználják azokat? Rillig elindított egy projektet, amelyben Marcus Maeder svájci kutatóval apró talajban élő lényeket, például ugróvillásokat és atkákat visznek a laboratóriumba, majd órákon át rögzítik hangjaikat, hogy teszteljék, mennyi zajt adnak ki, akár önmagukban, akár más fajokkal csoportosulva.

Kép: Lajtár Lili

Az ökológus azon tűnődik, hogy a gombák képesek-e esetleg regisztrálni ezektől a mikroragadozóktól érkező hangokat, és távol maradni azoktól a területektől, ahol ők gyülekeznek, mivel némelyikük bizony előszeretettel fogyasztja a gombafonalakat. „Vagy egy gomba a veszély hangjelzéseire a sporuláció (spórák képződésének folyamata – a szerk.) fokozásával reagálhat” – állítja Rillig. A gomba, ezzel biztosítja génjei szétszóródását, mielőtt megszűnne létezni.

Már van némi bizonyíték arra vonatkozóan, hogy a növények biztosan használnak hangot a túlélésük elősegítésére. A tesztek során Monica Gagliano evolúciós ökológus felajánlotta a kerti borsó növényeknek (Pisum sativum) azt a lehetőséget, hogy gyökereiket különböző műanyag csövekbe növesszék. Az összes csövet földdel töltötték meg, de néhányat kitettek az áramló víz rezgéseinek (amely a cső külső oldalán lévő csövön folyt). Gagliano, a Southern Cross Egyetem, a Nyugat-Ausztráliai Egyetem és a Sydney-i Egyetem Biológiai Intelligencia Laboratóriumának munkatársa arról számolt be, hogy a borsónövények a víz hangja felé növesztették gyökereiket, annak ellenére, hogy maga a víz nem volt elérhető a növények számára, és a nedvesség sem tudott beszivárogni a csövekbe.

Az ökológusok tájékoztatása mellett a földalatti akusztika segíthet nekünk abban, hogy jobban vigyázzunk a környezetre, és felderítsük azokat a kártevőket, amelyek évente milliárdos károkat okoznak. A kutatók azzal is szembesültek, hogy nem minden föld alatti észlelés egzotikus és új, mivel néhány zaj nyugtalanítóan ismerős. Amikor Maeder hazájában, Svájcban a felszín alatt hallgatózik, távoli építkezéseket, autópályákat és repülőgépeket hall. Még mindig nem világos, hogy milyen hatással van az emberi zajszennyezés a földalatti életre nézve. Nehéz ugyanakkor elhinni, hogy ne lenne káros hatása – jegyzi meg Rillig.

A talaj ember általi zajszennyezése mellett egyre inkább ott van egy további kedvezőtlen hatás is, a talaj kiszáradása, ami szinte élettelenné teszi azt, hiszen először a növényzet és rovarok, később a madarak és emlősök számainak csökkenését okozza. Hogy lehetne-e bármit is tenni, az kérdéses. Elképzelhető, hogy először össze kell roskadnia az ökoszisztémáknak, hogy érdemi változás indulhasson el.

Forrás: National Geographic Magyarország