Naučnici su pronašli „prelomnu tačku“ u evoluciji gljiva koja usporava njihov rast i oblikuje njihove oblike. Nalazi, objavljeni u časopisu Izveštaji ćelija, pokazuju kako male promene faktora životne sredine mogu dovesti do ogromnih promena u evolucionim ishodima.
Gljive su veliki prirodni komposteri. Oni čekaju unutar šumskog tla da se hrane palim drvećem i jesenjim lišćem, oslobađajući esencijalne hranljive materije iz ovih biljaka nazad u Zemlju.
Iako gljive često podsećaju na kapice pečuraka, gljive takođe imaju podzemne „korene“ koje se nazivaju micelija. Micelije se sastoje od hiljada međusobno povezanih, mikroskopskih ćelija nalik prstima zvanih hife koje rastu u ogromne mreže. Hife prolaze kroz tlo tako što rastu iz njihovih vrhova. Da bi to uradili, oni se sami naduvaju, slično dugim balonima koji se koriste za pravljenje životinja od balona.
Njihovi izduženi oblici omogućavaju hifama da lociraju i konzumiraju hranljive materije u zemljištu. Ali nisu sve hife istog oblika: neke imaju zaobljene vrhove, dok su druge šiljaste. Hife vodenih plesni — patogena nalik gljivama koji izazivaju gljivicu na usevima — posebno su šiljaste.
„Glavni izazov u biologiji je identifikovanje specifičnih evolucionih faktora koji određuju oblik – ili formu – datog organizma“, rekao je Enrike Rohas, docent biologije na Univerzitetu u Njujorku i viši autor studije.
Da bi razumeli razloge za različite oblike hifa, Rojas i njegove kolege su kombinovali teoriju i eksperimente kako bi istražili gljive i vodene plesni širom prirode. Prvo su primenili fizičke modele rasta vrha inflacije da bi odredili sve „moguće“ oblike hifa. Iznenađujuće, oblici „stvarnih“ hifa pronađeni u prirodi pretpostavljaju samo mali podskup mogućih oblika.
Istraživači su pretpostavili da ograničeni oblici primećeni u prirodi odražavaju „opstanak najsposobnijih“, i da su mnogi mogući oblici koji nisu primećeni u stvarnim gljivama, iz nekog razloga, slabije evoluciono odbacivanje. Da bi istražili ovu ideju, ispitali su stopu rasta hifa sa različitim oblicima kako bi stvorili fitnes pejzaž za hife.
„Naš eureka trenutak je bio kada smo shvatili da su oblici hifa blisko povezani sa njihovom sposobnošću da brzo rastu“, rekao je Maksim Ohairve, dr. student na Odseku za biologiju NIU i glavni autor studije.
Fitnes pejzaž je poput topografske mape koja vizualizuje evoluciju organizma: svaka vrsta luta kroz svoj fitnes pejzaž testirajući da li nasumične mutacije u njenim genima povećavaju njenu stopu rasta, ili fitnes. Vrsta samo zaustavlja svoje nemirno lutanje kada nova mutacija umanji njenu kondiciju—to jest, kada je na vrhuncu fitnesa.
Međutim, Rojasov tim je otkrio da fitnes pejzaži mogu biti mnogo bogatiji od sistema vrhova i dolina. U stvari, otkrili su da je pejzaž fitnesa za hife sadržao previseću liticu, ili prekretnicu, i da ovo deluje kao prepreka evoluciji, snažno ograničavajući oblike gljivičnih hifa. Shodno tome, oni su predvideli da će hife sa oblicima blizu ivice prelomne tačke biti posebno ranjive na male životne, hemijske ili genetske promene.
Istraživači su testirali svoje predviđanje tretiranjem gljivica blizu tačke preokreta malim količinama hemikalija koje su uticale na rast hifa. Koristili su jednu hemikaliju koja smanjuje pritisak unutar hifa i drugu izvedenu iz morskog sunđera koji blokira sposobnost hife da isporuči ćelijske komponente do vrha ćelije. Oba tretmana izazvala su isti dramatičan efekat: hife su se izdužile mnogo sporije i sa čudnim oblikom šiljaka koji se ne može naći u prirodi.
„Naši nalazi objašnjavaju raznolikost oblika hifa u ogromnoj, raznolikoj i važnoj grupi vrsta“, rekao je Rojas. „Šire, oni takođe pokazuju važan novi evolucioni princip: da pejzaži fitnesa mogu imati nestabilnosti ili prekretne tačke, koje nameću stroga ograničenja na složene osobine, poput biološke forme.“
Istraživači veruju da njihovi rezultati imaju kritične implikacije za naše razumevanje mnogih ekoloških i evolucionih sistema. Na primer, one vrste čija je evolucija podložna prekretnici mogu biti najranjivije na postepeno povećanje temperature izazvano klimatskim promenama.
Njihovi nalazi bi takođe mogli pomoći u razvoju novih antimikrobnih sredstava protiv gljivica koje izazivaju bolesti identifikacijom ranjivosti u njihovom rastu povezane sa evolucionom prekretnicom.
