Grzybicze arterie? Sprzymierzeńcy w walce z toksynami
Grzyby pełnią ważną rolę w ekosystemie, niemniej ich rzeczywiste znaczenie w przyrodzie jest stale odkrywane przez naukowców. Niektóre, takie jak muchomory, są łatwo rozpoznawalne i wyrastają ponad powierzchnię gruntu. Inne natomiast występują pod powierzchnią ziemi, gdzie się rozprzestrzeniają, rozciągając grzybicze nici w glebie. Grzybicze nici działają w sposób podobny do sieci dróg, umożliwiając bakteriom podróżowanie. Naukowcy z Centrum Badań Środowiskowych im. Helmholtza (UFZ) w Niemczech dopiero teraz odkryli innego ważnego podróżnika przemierzającego te grzybicze arterie: substancje zanieczyszczające, które inaczej pozostawałyby unieruchomione w glebie. Sieci te wspomagają rekultywację skażonych obszarów. Badania, z których raport opublikowało czasopismo Environmental Science & Technology, zostały dofinansowane z projektu BIOGRID (Sieć informacji i wiedzy biotechnologicznej), dofinansowanego na niemal 835.000 EUR z tematu "Technologie społeczeństwa informacyjnego" (IST) Piątego Programu Ramowego (5PR) UE. Większość grzybów nawiązuje w środowisku relacje symbiotyczne, czasami dobroczynne, a czasami antagonistyczne lub po prostu żyje sobie nie przynosząc ani szkody ani pożytku. Zdaniem naukowców nici grzybicze mogą łączyć się i wspomagać bakterie pochłaniające substancje zanieczyszczające. Istnieją pewne bakterie, które potrafią żywić się toksycznymi chemikaliami i przekształcać je na nieszkodliwe substancje, rekultywując w ten sposób, naturalnymi sposobami skażone tereny. Aczkolwiek nie zawsze takie bakterie znajdują się w pobliżu. "Problem w tym, że substancje zanieczyszczające często nie docierają do nich" - wyjaśnia naukowiec z UFZ, Lukas Y. Wick, który kierował pracami. Bakterie mają kłopot z substancjami nierozpuszczalnymi w wodzie. Na przykład z wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi (PAH), które występują w ropie naftowej i węglu i są uwalniane praktycznie w każdym procesie spalania. W zawiłym labiryncie porów wypełnionych wodą i powietrzem, które występują w glebie, drogi bakterii i PAH rzadko się krzyżują. Dzieje się tak dlatego, że mikroorganizmy występują głównie w wodzie i w cienkich warstewkach cieczy. "PAH są w zasadzie nierozpuszczalne w wodzie, zatem często przyczepiają się do cząstek gleby w malutkich porach wypełnionych powietrzem", do których nie są w stanie dotrzeć bakterie - zauważa dr Wick. Pomiędzy nimi a źródłami ich pożywienia istnieją bariery powietrzne. W toku wcześniejszych badań, dr Wick wraz z kolegami odkrył, że bakterie są w stanie wykorzystywać infrastrukturę sieci grzybiczych. Splot grzybiczy funkcjonuje jako swoistego rodzaju arteria, po której mikroorganizmy przemieszczają się i rozprzestrzeniają. Poruszają się po powierzchni strzępków grzybni i bez żadnego problemu pokonują bariery powietrzne między dwoma porami wypełnionymi wodą. W ramach nowych badań, wspólnie z kolegami z Uniwersytetu w Lancaster, Wlk. Brytania, zespół z UFZ przeanalizował możliwość przemieszczania się substancji zanieczyszczających po tym samym splocie grzybicznym. Na potrzeby badań naukowcy wykorzystali pseudogrzyby zwane Pythium ultimum, które są powszechne w glebie. Zostały umieszczone na centralnej płytce z nutrientami, z której mogą rozpościerać swoje strzępki grzybni na prawo i lewo do kolejnych źródeł pożywienia. Trzy stanowiska z pokarmem były połączone prostokątami materiału pozbawionego substancji odżywczych. Aczkolwiek w płytkach z pokarmem i prostokątach było wiele luk wypełnionych jedynie powietrzem. Miały one symulować pory w glebie, wypełnione powietrzem. Na krawędzi prostokąta naukowcy z UFZ nałożyli wielopierścieniowy węglowodór aromatyczny o nazwie fenantren. Następnie sprawdzali w regularnych odstępach, czy substancję można wykryć w innych obszarach testowanej ścieżki. "Uzyskane wyniki były zdumiewające" - twierdzi dr Wick. W ciągu kilku godzin nastąpiła migracja węglowodoru z jednego końca układu eksperymentalnego na drugi, od 10 do 100 razy szybciej niż stałoby się to w przypadku prostej dyfuzji. Związek był w stanie pokonać również bez trudu kieszonki powietrza, co było niemożliwe na tej samej ścieżce bez sieci zbudowanej ze strzępków grzybni. "Sieci zbudowane z grzybni służą nie tyko za arterie dla bakterii, ale również za rurociągi dla substancji zanieczyszczających" - wskazuje dr Wick. "W ciągu godziny pojedynczy strzępek może przetransportować równowartość 600-krotności wagi pojedynczej bakterii". Brytyjski zespół obserwował ten transport szczegółowo. Substancja zanieczyszczająca migruje przez ścianę komórkową wewnątrz strzępka grzybni. Tam jest zamknięta w malutkich pęcherzykach, które Pythium ultimum przepompowuje następnie aktywnie przez dalekosiężną sieć. W ten sposób rurociąg grzybiczy mobilizuje nie tylko fenatren, ale również inne substancje w zasadzie nierozpuszczalne w wodzie, a przez to właściwie nieruchome. Naukowcy powtórzyli doświadczenie z wieloma różnymi PAH i wszystkie były sprawnie transportowane. Aczkolwiek na dłuższych ścieżkach lepiej funkcjonował transport małych molekuł niż dużych. "Przypuszczalnie te ostatnie nie są tak dobrze przyjmowane przez strzępki grzybni" - zauważa dr Wick. Naukowcy mają nadzieję, że ten efekt będzie można wykorzystać w przyszłości do rekultywacji skażonego gruntu. Ukierunkowane zastosowanie sieci grzybiczych mogłoby przyspieszyć rozkład PAH i być może także innych substancji praktycznie nierozpuszczalnych w wodzie. "To jednak może się sprawdzić jedynie w przypadku połączenia odpowiednich grzybów i bakterii" - wyjaśnia dr Wick. Niektóre typy tych organizmów są po prostu nie do pogodzenia, a nawet hamują się wzajemnie. Naukowcy z UFZ poszukują obecnie najodpowiedniejszych partnerów do swojego drobnoustrojowego zespołu eliminującego substancje zanieczyszczające.Więcej informacji: Centrum Badań Środowiskowych im. Helmholtza: http://www.ufz.de/index.php?en=11382 Environmental Science & Technology: http://pubs.acs.org/journal/esthag
Kraje
Niemcy