Lucrări interioare Relația specială dintre ciuperci și plante poate fi determinată de modificări ale vechilor
Uită-te la o plantă și probabil că te uiți și la o ciupercă. Mai mult de 80% din plantele terestre sunt partenere cu ciuperci pentru a ajuta plantele respective să extragă nutrienți - azot și fosfor - din sol (1, 2). Plantele returnează favoarea cu carbon din fotosinteza lor. Biologii suspectează că acest parteneriat a fost un factor major în a permite plantelor să se deplaseze de la apă la uscat în urmă cu aproximativ 470 de milioane de ani. Dar exact cum a apărut parteneriatul rămâne un mister.
Datând de 480 de milioane de ani în urmă, planta hepatică Treubia pygmaea conține endofite mucoromicote. Aici este în creștere in situ peste alte hepatice, la Rahu Saddle, South Island, Noua Zeelandă. Imagine oferită de Jeff Duckett și Silvia Pressel (Muzeul de Istorie Naturală, Londra, Marea Britanie).
Abia recent, experimentele au arătat că analogii moderni ai acestor plante și ciuperci comercializează într-adevăr carbonul cu nutrienți. Cercetătorii descoperă, de asemenea, că partenerii fungici sunt mai diversi decât se aștepta. Partenerii diferă în ceea ce privește cantitatea de nutrienți ai solului pe care o oferă în schimbul carbonului. Și în timp ce unele parteneriate prosperă în atmosfera modernă, altele se descurcă cel mai bine la niveluri mai ridicate de dioxid de carbon. Aceste descoperiri ar putea, prin urmare, să ne ajute să ne modelăm imaginea despre atmosfera veche și, eventual, despre clima viitoare.
Carbon pentru fosfor
Timp de decenii, cercetătorii au presupus că primele plante terestre s-au asociat cu aceleași ciuperci pe care le văd cel mai adesea la plantele moderne, cunoscute acum sub numele de Glomeromicotină. „Le numim„ gloms ”, explică Katie Field, un fiziolog al plantelor de la Universitatea din Leeds din Marea Britanie.
Ciuperca formează structuri ramificate, asemănătoare copacilor, în interiorul celulelor vegetale și trimite fibre care sparg solurile și aspiră substanțele nutritive. Această abilitate a permis probabil plantelor timpurii, care nu aveau rădăcini proprii, să colonizeze pământul (3). Fosilele unora dintre primele plante terestre au ciuperci cu aspect similar în strânsă asociere și, până în prezent, gloms continuă să se asocieze cu plantele.
„Din punct de vedere al plantei, este un fel de strategie câștigătoare pentru a putea fi asociat cu un partener fungic sau celălalt, sau doi dintre ei”.
„Christine Strullu-Derrien”.
Pentru a investiga această teorie a unui parteneriat timpuriu, Field explorează modul în care ciupercile și plantele au interacționat în era paleozoică atunci când plantele au făcut saltul pe uscat - înainte de a prolifera, modificând ecosistemele și, eventual, contribuind la creșterea concentrațiilor de oxigen din atmosferă. Ea și colegii ei cultivă plante hepatice, cel mai apropiat omolog modern de primele plante terestre, în camere de dimensiuni de garderobă. Cercetătorii modifică nivelurile de dioxid de carbon pentru a imita climele antice. Pentru a identifica fosforul care intră în plantă prin intermediul ciupercii, cercetătorii au plasat fosfor radioactiv într-o „zonă numai pentru ciuperci” - cilindrii umpluți cu sol cu găuri acoperite cu plasă pe care firele fine ale ciupercii le pot ajunge, dar părțile plantelor pot t. Pentru a identifica carbonul pe care planta îl împarte cu glom, echipa folosește dioxid de carbon radioactiv.
Field și echipa ei au arătat că ficatele și glomsul comercializează într-adevăr fosforul cu carbonul. Potrivit experimentelor lor, procesul are loc atât la concentrații de dioxid de carbon de 440 de părți pe milion (aproximativ echivalent cu cele de astăzi), cât și la 1.500 ppm care au predominat pe Pământ în urmă cu 470 de milioane de ani. Dar la 1.500 ppm, schimbul este mult mai eficient pentru uzină; câștigă de 10-100 de ori mai mult fosfor pe unitate de carbon decât la 440 ppm (4).
Lucrarea, publicată în 2012, a furnizat dovezi relativ directe ale unei asocieri mutualiste între plante antice și ciuperci, spune Christine Strullu-Derrien, paleomicolog la Muzeul de Istorie Naturală din Londra, care nu a fost implicată în studiu. Desigur, experimentele cu plante moderne nu pot dovedi că strămoșii acelor plante s-au angajat în același tip de simbioză tit-for-tat. „Este cel mai bun lucru pe care îl putem face în acest moment”, spune Field, „dacă nu găsim o mașină a timpului”.
Planta de ficat Treubia lacunosa are bucăți fungice (prezentate aici în micrografia electronică de scanare) care sunt unice pentru ciuperca mucoromicotă. Se găsesc pe cea mai timpurie descendență hepatică, Haplomitriopsida. Imagine oferită de Jeff Duckett și Silvia Pressel (Muzeul de Istorie Naturală, Londra, Marea Britanie).