Lišejník není samostatný organismus, ale symbióza houby a řasy. Věda na tomto faktu trvá už půldruhého století, každý, kdo se ve škole zabýval biologií, toto dogma zná. Nový výzkum ale naznačuje, že to může být ještě složitější.
Jsou všude
Každý z nás se s lišejníky setkal. Rostou všude a zabírají až 8 % povrchu planety (to je více než území Ruska). Někteří žijí v horách Antarktidy, kde snášejí zimní vánice a 60stupňový mráz. Jiné pokrývají pouště souvislým kobercem, kde ročně spadne méně než 100 mm srážek a na skalách můžete smažit vajíčka.
Nacházejí se v lese, v tundře, na toxických skládkách a dokonce i v našich domovech. Vše, co potřebují, je světlo, trocha vody a povrch, na kterém mohou sedět. Lišejníky mají ve svém arzenálu širokou škálu kyselin, které jim umožňují korodovat kámen, železo a gumu se stejným úspěchem. Rostou pomalu, ale jistě: v průměru o 2-3 mm za rok.
U nás je zvláště mnoho lišejníků.
„V Rusku tvoří lišejníky obrovský podíl na biologické rozmanitosti, ačkoli to lidé často nechápou,“ říká americký biolog Toby Spribill. V roce 2016 publikoval článek v Science, který převrátil tradiční představy o lišejnících. – V nižších zeměpisných šířkách, například v tropech, žijí tisíce druhů ptáků, hmyzu, stromů. Ale v chladném klimatu jsou tyto skupiny málo početné, protože takové teploty snáší jen několik druhů. Například lišejníky. Tvoří většinu biodiverzity tundry a tajgy a mohou mnohé napovědět jak o stavu životního prostředí, tak o budoucích globálních změnách.
Nerozbitná unie
Pokud někoho napadne postavit pomník přátelství a spolupráci, měl by být vytesán do podoby lišejníku. Toto spojení zástupců různých království živé přírody trvá již více než čtyři sta milionů let.
Při pohledu na lišejník rostoucí v lese si možná myslíte, že se jedná o nějaký nezávislý druh, jako je mech. Ve skutečnosti se jedná o několik zcela odlišných organismů: houbu a řasu; houby a sinice; ve velmi pokročilých případech – všechny tři plus pár bakterií v sousedství.
K takovému modelu jsme samozřejmě nedorazili hned. Lišejníky přitahovaly pozornost již ve starověku. Prvním byl Theophrastus, žák Aristotela. Popsal dva druhy a poznamenal, že jeden z nich se používá jako barvivo. Theophrastus věřil, že lišejníky jsou rostliny, i když velmi podivné, něco jako suchozemské řasy. Tento koncept trval dva tisíce let a byl zpochybněn až v polovině 19. století s rozvojem mikroskopie a experimentálních postupů.
V roce 1827 si německý botanik Karl Wallroth všiml, že lišejníky obsahují jak buňky připomínající řasy, tak zcela odlišné od těch, které by se daly nalézt u zástupce rostlinné říše. A v roce 1852 francouzský mykolog Louis René Tulant zjistil, že mají pohlavní orgány charakteristické pro houby. O 14 let později německý mikrobiolog Anton de Bary zjistil, že některé lišejníky obsahují struktury připomínající řasu Nostocae, posetou hyfami – vlákny, ze kterých se tvoří houby. Pro popis takových struktur také vytvořil termín „symbióza“.
V roce 1867 ruští biologové Andrei Famintsyn a Osip Baranetsky zjistili, že buňky zelených lišejníků jsou jednobuněčné řasy, které mohou žít nezávisle. Konečně ve stejném roce 1867 švýcarský botanik Simon Schwendener učinil předpoklad o dvojí povaze všech lišejníků.
Debata kolem odvážné hypotézy byla vzrušená. Objevilo se dokonce slovo „algolichenomania“ (z latiny alga – řasa; řecky λειχήν – lišejník; řecky μανία – vášeň, šílenství, přitažlivost). Obecně jsou to maniaci, kteří věří, že lišejník obsahuje jak řasy, tak houby. To je to, co lichenologové ze staré školy nazývali zastánci symbiotické teorie.
Pokus by pomohl zjistit, kdo měl pravdu: bylo nutné rozdělit lišejník na čisté kultury houby a řasy a poté jej shromáždit zpět. Ale neexistoval způsob, jak to udělat: téměř všechny experimenty selhaly a vzácné úspěchy nebylo možné reprodukovat. Spor se vlekl dlouho a skončil až na počátku dvacátého století, kdy lichenologové staré školy většinou zemřeli a zastáncům symbiotické teorie bylo připsáno technické vítězství.
Nerovné soužití
Výsledný model vypadá takto. Většina těla lišejníků je houba. Řasy žijí pouze v horních vrstvách a syntetizují potravu pro celé tělo: alkoholy nebo cukry. Houba na oplátku zásobuje řasy vodou prostřednictvím speciálních trubic, chrání je a obecně vytváří „skleníkové podmínky“.
Vypadá to idylicky, ale ne všechno je tak jednoduché. Například každá složka lišejníku se rozmnožuje a klíčí samostatně. Ale houba zpravidla v laboratoři bez řas nepřežije. Řasy až na výjimky přežijí i ve volné přírodě. Ne v pekle, kde by žil plnohodnotný lišejník, samozřejmě, ale v půdě, v kalužích, na kůře stromů – úplně.
Mimochodem, samotné řasy by neprodukovaly látky, které houbu v lišejníku živí. Houby je k tomu chemicky nutí. A když se podmínky zhorší, úplně zabijí a požírají buňky řas, vysávají je ven stejnými trubicemi, kterými dávali vodu. Současně lze požírající řasy ospravedlnit: rychle obnoví svůj počet, což znamená, že lišejník jako celek přežije obtížné období. Obecně se jedná o složitý a nejednoznačný vztah s mírnou zaujatostí ve vlastnictví otroků.
Někdy však podřadnou roli hrají i samotné houby. Tak, v nedávné práci biologů z Moskevské státní univerzity. M.V. Lomonosov popsal rostliny, které nejsou schopny fotosyntézy a vše potřebné přijímají z hub, které obsahují téměř stejně jako houby v lišejnících – řasách.
Ale v našem případě je hlavní houba. Biologové proto rozlišují dvě hlavní skupiny: askolicheny, tvořené askomycetovými houbami, a basidiolicheny, tvořené basidiomycetami. Zdálo se, že věda konečně přišla na strukturu světa lišejníků. Ale to tam nebylo!
V roce 2009 provedla skupina výzkumníků z Helsinské univerzity pod vedením Saary Velmaly srovnávací analýzu dvou lišejníků z rodu Bryoria. Jedna z nich, B. tortuosa, je světlá, nažloutlá a obsahuje hodně jedovaté kyseliny vulpinové: používala se k otravě vlků a lišek. Druhá, B. fremontii, je hnědá, jedlá a málo kyselá. V Severní Americe se používá k přípravě řady pokrmů. Vědci aplikovali molekulární metody na oba lišejníky a porovnávali DNA houbové složky. Ukázalo se, že jsou totožné, což znamená, že neexistují dva typy. V roce 2014 stejný tým testoval řasy obsažené v obou lišejnících. A opět jsem našel úplnou náhodu. Situace, kdy je stejný druh jedlý a smrtelně jedovatý, zjevně odporuje zdravému rozumu. Něco tady nehraje.
Přemýšlíme o třech?
V červenci 2016 vyšel v časopise Science článek amerického biologa Tobyho Spribilla. Vyrůstal v Montaně (USA) v chudé rodině, která žila v přívěsovém parku. Kolem byly lesy, ale žádná škola. Sám Toby četl knihy, procházel se lesem a snil o tom, že se stane přírodovědcem. V 19 letech dostal práci v lesním oddělení. O pár let později si našetřil peníze a odešel studovat na univerzitu v Göttingenu (Německo), jejíž vedení souhlasilo, že bude zavírat oči nad chybějícím osvědčením o školním vzdělání. Pak následovala postgraduální škola na univerzitě ve Štýrském Hradci a návrat domů (v roce 2011), ale samozřejmě ne do parku přívěsů, ale na univerzitu v Montaně. Spribill měl konečně příležitost studovat přírodu, která ho inspirovala.
V roce 2015 se Toby začal zajímat o lišejníky Briorya a rozhodl se zjistit, co způsobilo rozdíly v koncentraci kyselin. Spolu se svými kolegy začal pátrat po genech odpovědných za jeho produkci. Teoreticky by měli být aktivní v B. tortuosa a vypnuti v B. fremontii. Analýza však nic nepřinesla. Bylo to velmi zvláštní. Kyselina je, ale nikdo ji nevyrábí – jak je to možné? Vědci roztáhli své sítě a začali hledat zdroj jedovaté kyseliny po celém houbovém království. A pak našli jasné signály. Ukázalo se, že jejich zdrojem jsou houby basidiomycete, skupina příbuzná s Brioryou asi tak jako my s medúzami.
Nejprve všichni usoudili, že to byla nehoda – něco, co se objevilo během experimentu. To se v molekulární biologii stává poměrně často. Vědci u ptakopyska našli například geny pelargónie, vorvaně nebo člověka, tiše proklínali – a začali znovu. Nicméně signály byly detekovány v každém experimentu. Navíc se ukázalo, že jasně souvisejí nejen s celkovým množstvím kyseliny, ale také s její distribucí v různých částech lišejníku. Zbývá předpokládat, že kyselina je skutečně syntetizována další houbou. Spribill si uvědomil, že je na stopě. Skupina analyzovala celou sbírku lišejníků nasbíraných za léta jeho vědecké kariéry: asi 45 tisíc vzorků z celého světa. Geny pro mimozemské basidiomycety byly znovu nalezeny! Navíc v 52 různých rodech ze šesti kontinentů. Ukázalo se, že mnoho druhů lišejníků z dobře prostudovaných čeledí obsahuje další složku, kterou nebylo možné nalézt od 150. století. XNUMX let se generace výzkumníků dívaly na houbu a neviděly ji!
Toby a jeho kolegové připravili preparáty lišejníků, ve kterých byly zaručeně přítomny basidiomycety, posadili se k mikroskopům a. Nic nenašli. Vůbec. Ani v jednom ze série pozorování. Ve spleti hyf askomycet byly zelené řasy a nic jiného tam nebylo. Až poté, co vědci přišli s metodou třídění buněk podle RNA, se ukázalo, o co jde. Ukázalo se, že bazidiomycety v těchto lišejnících jsou jednobuněčné. Navíc se nacházejí v horní vrstvě těla lišejníků, téměř na povrchu. A každý, kdo se podívá na preparát, vidí mnoho stejných kruhů – průřezů hyf askomycet. Nelze je od sebe rozeznat okem, nelze je zaměřit klasickými metodami. Toto je jeden případ, kdy je ďábel v detailech.
Práce skupiny Spribilla je obdivována specialisty po celém světě. Někteří to již označili za nejdůležitější milník v lichenologii od objevu dvojí povahy lišejníků. Bude možné v brzké době uzavřít debatu z XNUMX. století rozmnožením plnohodnotného lišejníku v laboratoři? Stačí přidat třetí složku? Očekáváme zrod nového odvětví biochemického průmyslu využívajícího lišejníky, které byly dříve kvůli pomalému růstu nerentabilní?
Je naprosto jisté, že jsme lišejníkům začali lépe rozumět a stejně tak určitě budeme muset přepsat jejich taxonomii. O ekonomickém významu objevu je nyní těžké říci něco konkrétního – nové experimenty na resyntéze dosud nebyly provedeny. Ale rozhodně jsme se přiblížili jak lišejníkové medicíně, tak lišejníkové potravě.
K čemu jsou lišejníky?
Jídlo pro člověka — konzumace lišejníků jako potravy není omezena na B. fremontii. Na Islandu je zvykem péct chléb s přídavkem Cetraria islandica a v Japonsku rádi jedí Umbilicaria esculenta.
Krmivo pro zvířata – V tundře jsou rozšířeny snad nejznámější lišejníky – mech (Cladonia) a mech islandský (Cetraria islandica). Toto je hlavní potrava sobů. Bez nich by chov těchto zvířat nebyl možný.
Lék — lišejníky užívaly se v lékařství již od starověku. Zpočátku byly používány na základě principu podobnosti: lišejník podobný plicím by měl léčit plicní onemocnění. Později si lidé všimli, že lišejníky mají antimikrobiální účinky. Od poloviny 20. století se látky izolované z lišejníků aktivně používají ve farmakologii k léčbě onemocnění kůže, plic a srdce. Některé z nich jsou zajímavé pro výzkum v oblasti onkologie.
parfumerie – široce známý resinoid je produkt zpracování dubového mechu (Mousse de chene), který lze použít jak jako ochucovadlo, tak i jako ustalovač pachů.
