Evolúciótörténeti fontosságú felfedezést tettek a magyar kutatók: rájuk figyel a fél világ

A Szegedi Biológiai Kutatóközpont (HUN-REN SZBK) munkatársai és partnereik fosszíliák és a horizontális génátvitel (HGT) vizsgálatával kalibrálták újra a gombák törzsfáját. Kiderült, a gombák szerepe a szárazföld meghódításában több száz millió évvel korábban kezdődhetett, mint eddig gondolták – írja az MTI a Magyar Kutatási Hálózathoz (HUN-REN) tartozó intézet közleménye alapján.

Molekuláris óra

A legtöbb élőlénycsoport esetében a fosszilis leletek geológiai naptárként szolgálnak, feltárva az egyes csoportok földtörténeti korát. Van azonban egy figyelemre méltó kivétel e kövületeken alapuló idővonal alól: a gombák, mert a jellemzően puha, fonalas struktúráik ritkán kövesednek meg, azaz fosszilizálódnak jól.

A gombák fosszilis leletanyagában lévő hiányosságok áthidalására a tudósok a molekuláris órát használják. Az óra beállításához a tudósoknak a fosszilis leletekből származó „horgonypontokkal” kell kalibrálniuk azt. A gombakövületek ritkasága miatt ez mindig is komoly kihívást jelentett. A kutatók ezt egy újszerű információforrás bevonásával oldották meg: a különböző élőlénycsoportok közötti „géncserékkel”, egy olyan folyamattal, amelyet horizontális géntranszfernek (HGT) neveznek.

Az eljárást először Szöllősi Gergely, a japán Okinawai Tudományos és Technológiai Intézet (OIST) és a HUN-REN kutatója, valamint csapata dolgozta ki. Míg a gének általában szülőről gyerekre öröklődnek, a HGT olyan, mintha egy gén oldalirányban ugrana át egyik fajból a másikba. Ezek az események erőteljes időbeli nyomokat szolgáltatnak. Ha egy gén az A vonalból átugrott a B vonalba, az egyértelmű szabályt állít fel: az A vonal közös ősének idősebbnek kell lennie annál az időpontnál, amikor az adott gén megjelent a B vonalban. A gombák törzsfáján 17 ilyen átadás azonosításával egy sor „idősebb, mint/fiatalabb, mint” kapcsolatot állapított meg a csapat, amelyek segítettek pontosítani és leszűkíteni a gombák idővonalát.

A gombák titkos múltja

Ezt az úttörő kutatást – amely eredményeiről a Nature Ecology & Evolution című folyóiratban számoltak be – a HUN-REN az SZBK-ban és az Ökológiai Kutatóközpontban működő csoportjai és az OIST közötti szoros együttműködés tette lehetővé. Szánthó L. Lénárd és Merényi Zsolt vezetésével a kutatók azt vizsgálták, mikor kezdtek el a mai gombák diverzifikálódni. A kövületek, valamint a ritka horizontális géntranszferekből származó relatív korinformációk, továbbá a pektinbontó enzimcsaládok gombagenomokban való dúsulásának idejét figyelembe véve, elemzésük arra a következtetésre jutott, hogy a ma élő gombák közös őse nagyjából 1,4–0,9 milliárd évvel ezelőtt már létezett – jóval a szárazföldi növények megjelenése előtt.

Ez az időzítés és a pektinbontó géncsaládok terjedése alátámasztja a gombák és algák közötti kölcsönhatások hosszú előjátékát, amely segített előkészíteni a terepet a szárazföldi élet számára.

A gombák működtetik az ökoszisztémákat – újrahasznosítják a tápanyagokat, partnerségre lépnek más élőlényekkel és néha betegségeket okoznak. Idővonaluk pontosítása megmutatja, hogy a gombák már jóval a növények előtt diverzifikálódtak, valószínűleg segítettek előkészíteni az utat a szárazföldi ökoszisztémák számára.

Ez a felülvizsgált idővonal alapvetően újraértelmezi a szárazföld meghódításának történetét. Azt sugallja, hogy több százmillió évvel az első valódi növények meggyökerezése előtt a gombák már jelen voltak, valószínűleg mikrobiális közösségekben. Ez a hosszú előkészítő szakasz elengedhetetlen lehetett a Föld kontinenseinek lakhatóvá tételéhez. Ezek az ősi gombák – baktériumközösségekkel együtt – lehettek az első igazi ökoszisztéma-mérnökök, létrehozva az első kezdetleges talajokat és alapvetően megváltoztatva a szárazföldi környezetet. Ebben az új nézetben a növények nem egy kopár pusztaságot hódítottak meg, hanem egy olyan világot, amelyet évmilliókon át a mikroszervezetek, köztük gombák ősi és kitartó tevékenysége alakított.

Leadfotó: 123rf