Niektóre grzyby polują na nicienie za pomocą lepkich sieci i zaciskających się pierścieni
Grzyby kojarzą się z rozkładem martwej materii, ale część z nich aktywnie chwyta mikroskopijne zwierzęta. Grzyby nicieniobójcze tworzą ze strzępek wyspecjalizowane pułapki: lepkie sieci, guzki, nieruchome pierścienie albo wyjątkowo efektowne pierścienie zaciskające się. Gdy nicień wpełznie do trójkomórkowej obręczy takiego grzyba, komórki mogą w ułamku czasu gwałtownie zwiększyć objętość, zamknąć światło pierścienia i unieruchomić ofiarę. Następnie strzępki penetrują ciało nicienia i wykorzystują jego składniki odżywcze. Dla wielu gatunków drapieżnictwo nie jest jedynym trybem życia — potrafią też rosnąć saprotroficznie, a obecność nicieni lub ubóstwo składników może sprzyjać tworzeniu pułapek.
_Figure_1.jpg)
Pułapka wyrasta ze zwykłej grzybni
Struktury łowieckie nie są osobnym narządem powstającym z innej tkanki. Rozwijają się z wegetatywnych strzępek i przyjmują różne kształty zależnie od linii ewolucyjnej. Arthrobotrys tworzy zwykle trójwymiarowe lepkie sieci, Dactylellina może wytwarzać lepkie guzki i pierścienie nierozszerzające się, a Drechslerella słynie z aktywnie zaciskających się obręczy. Ta różnorodność pokazuje, że „grzyb polujący na nicienie” nie oznacza jednego wynalazku mechanicznego, lecz całą rodzinę strategii chwytania ruchliwej ofiary.
Pierścień jest mikroskopijną pułapką mechaniczną
Aktywny pierścień składa się z trzech zakrzywionych komórek. Dotknięcie przez nicienia uruchamia bardzo szybkie zwiększenie ich objętości — w opisach eksperymentalnych komórki mogą powiększyć się około trzykrotnie. Światło pierścienia zamyka się, a zwierzę zostaje zakleszczone. Jest to szczególnie niezwykłe, ponieważ grzyby nie mają mięśni ani układu nerwowego. Ruch powstaje dzięki gwałtownym zmianom fizjologii komórek i ciśnienia, czyli przez wykorzystanie właściwości, które zwykle kojarzymy ze wzrostem, a nie błyskawiczną mechaniką.
Po złapaniu zaczyna się właściwe odżywianie
Unieruchomienie nie dostarcza jeszcze pokarmu. Z pułapki wyrastają strzępki infekcyjne, które przebijają oskórek nicienia, kolonizują jego ciało i wydzielają enzymy rozkładające tkanki. Węgiel można znaleźć w martwej materii organicznej stosunkowo łatwo, natomiast azot bywa bardziej ograniczający. Schwytanie zwierzęcia daje grzybowi skoncentrowane źródło azotu i innych związków. Dlatego drapieżnictwo jest szczególnie interesujące jako odpowiedź ewolucyjna organizmu saprotroficznego na nierównowagę dostępnych zasobów.
Drapieżnictwo może być trybem uruchamianym przez warunki
Niektóre gatunki tworzą pułapki spontanicznie, inne zwiększają ich produkcję w odpowiedzi na sygnały związane z obecnością nicieni lub niedoborem składników. Badania genomowe i molekularne pokazują, że przejście do drapieżnego trybu obejmuje przebudowę ekspresji genów, sygnalizację komórkową, autophagię i zmiany w metabolizmie. Pułapka jest więc widocznym końcem szerszej zmiany fizjologicznej: grzyb „przełącza” sposób funkcjonowania z korzystania z martwej materii na aktywne zdobywanie żywej ofiary.
Pułapki pojawiły się ewolucyjnie więcej niż jednym sposobem
Analizy filogenetyczne grzybów nicieniobójczych pokazują, że różne typy pułapek nie są wyłącznie drobnymi wariacjami jednego narządu. Linie tworzące lepkie sieci, guzki, nieruchome pierścienie i pierścienie zaciskające się mają odrębne historie ewolucyjne, a przejście do drapieżnictwa wiązało się z przebudową białek powierzchniowych, sekrecji enzymów i sygnalizacji. To ważne, bo podobny problem — jak zdobyć ruchliwego nicienia — został rozwiązany kilkoma konstrukcjami. Drapieżnictwo grzybów jest więc dobrym przykładem ewolucyjnego eksperymentowania na tej samej podstawowej jednostce budowy: strzępce.
Potencjalne zastosowanie rolnicze wymaga ostrożności
Ponieważ część nicieni niszczy korzenie roślin uprawnych, grzyby pułapkowe od dawna bada się jako potencjalne czynniki biologicznego zwalczania. Sam fakt, że grzyb potrafi zabić nicienia na płytce laboratoryjnej, nie gwarantuje jednak skuteczności w polu. W glebie musi konkurować z innymi mikroorganizmami, przetrwać zmienną wilgotność i temperaturę oraz spotkać szkodnika w odpowiednim miejscu. Biokontrola wymaga więc zrozumienia całej ekologii grzyba, a nie tylko efektownego mechanizmu pułapki.
Grzyb rozpoznaje także chemiczne sygnały ofiary
Tworzenie pułapek może być indukowane przez związki związane z obecnością nicieni. Badania modelowych gatunków wykazały reakcję na małe cząsteczki i sygnały wydzielane przez potencjalną ofiarę, po których uruchamia się morfogeneza pułapek. Nicienie z kolei reagują na związki lotne grzybów, co może prowadzić do przyciągania lub unikania. Spotkanie drapieżnika i ofiary odbywa się więc nie tylko mechanicznie w glebie, lecz również w chemicznej przestrzeni sygnałów, której człowiek nie widzi.