Сибирские ученые исследуют палеогрибы: древние загадки природы11.11.2019 17:39

«К девонскому периоду (он начался примерно 416 млн лет назад) на нашей планете сложилось морфологическое разнообразие грибов и грибоподобных организмов, которые по‑разному сосуществовали с растениями или животными тех времен, — отмечает главный научный сотрудник ИГАБМ СО РАН доктор геолого-минералогических наук Пётр Николаевич Колосов. — Однако встает вопрос: когда же грибы появились на Земле?»

Пётр Колосов Пётр Колосов, автор исследования

В докембрийских — ранее 541 млн лет назад — отложениях палеонтологи ведут поиск микрофоссилий, то есть микроскопических окаменевших органических остатков, среди которых, вероятно, есть и грибы. Однако единичные находки, относящиеся к более древним временам, могут быть интерпретированы неоднозначно. Пётр Колосов цитирует высказывание известного исследователя докембрийских микроорганизмов профессора Калифорнийского университета США Дж. У. Шопфа: «Существует очень мало достоверных сообщений о докембрийских грибах».

Тем не менее за последние годы Пётр Николаевич сделал целую серию находок замечательно сохранившихся микроскопических водных грибов в столбчатых строматолитах на территории Якутии. Эти карбонатные постройки, сформированные по типу коралловых, образовались в вендский период — по сути, это окаменевшие цианобактериально-водорослевые маты. «Весьма древние грибы в такой сохранности ранее в мире не находили», — подчеркивает палеонтолог.

Ученый так описывает один из видов обнаруженных микроорганизмов: мицелии (то есть вегетативные тела) нитевидные состоят из густо переплетающихся друг с другом трубчатых гиф — нитевидных образований, предназначенных для поглощения воды и питательных веществ. «На поверхности гиф располагаются весьма мелкие тельца, похожие на органы размножения. Нижний конец мицелия по‑разному разветвленный, широкий, а верхний — узкий, оканчивающийся волосками: единичными гифами, — рассказывает Пётр Колосов. — Базальная (лежащая у основания) часть организма выглядит как клубок плотно расположенных тончайших гиф. Некоторые ветви нижнего конца мицелия имеют расширенные окончания (места размножения), в которых также сконцентрированы тончайшие гифы. На протяжении нитевидных мицелий имеются расширенные участки — места вегетативного размножения, где одни гифы закручены, другие — отходят в разные стороны от мицелия. Мицелии покрыты прозрачной слизистой (при жизни организма) пленкой».

Пётр Колосов Расширенный участок мицелия — место вегетативного размножения, видны гифы

Как видно из описания, нитевидные структуры этих микрофоссилий сильно разветвлены — и это говорит о том, что такие существа были сапрофитами, то есть питались отмершей органикой. «Собственно, эти нити и вели поиск и добывали пищу — органические вещества, производимые водорослями, — комментирует Пётр Колосов. — Как известно, подобным способом среди эукариот питаются грибы, поэтому хорошо сохранившиеся несептированные (не разделенные перегородками на клетки) нитевидные микрофоссилии путем сравнительно-морфологического анализа удается определить как водные низшие грибы — с учетом их обитания в водорослевой среде».

Ученый обнаружил и микроорганизмы того же возраста, но другой формы: в виде одиночных клеток, которые размножаются почкованием и делением, что характерно для современных дрожжей. У этих палеодрожжей имелись характерные корневидные выросты, очень похожие на ризоиды — органы, служащие для прикрепления к субстрату. «У упомянутых ископаемых клеток выросты состоят из весьма тонких гиф, хорошо видимых в виде нитей, а это уже доказательство того, что такие выросты представляют собой мицелиальный элемент морфологии тела, — отмечает Пётр Колосов. — Такая находка редкой сохранности была отнесена к отделу Ascomyсota (аскомицеты), подотделу Saccharomycotina (сахаромицеты). Удалось установить, что на юго-востоке Сибирской платформы около 550—600 млн лет назад в водной среде существовали паразитирующие на водорослях дрожжевые грибы, имеющие мицелиально-дрожжевую форму. Возможно, они были одними из самых ранних водных грибов, готовящихся к выходу на сушу».

Пётр Колосов Дрожжевой гриб с мицелиальными элементами морфологии, состоящими из нитевидных гиф

Здесь нужно пояснить: в геноме современных грибов имеются две программы развития: дрожжевая и мицелиальная, возникшие, предположительно, в период силура (443—416 млн лет назад), когда эти организмы стали развиваться на суше. Второй вариант необходим «сухопутным» грибам, чтобы разветвленный мицелий (иными словами — грибница) мог широко распространяться в поисках питательных веществ. В водной среде необходимости в мицелии нет. «Тем не менее, по‑видимому, найденные нами грибы, обитая в дрожжевой форме, эволюционировали в направлении перехода на мицелиальную в случаях, когда условия обитания становились неблагоприятными для развития в прежнем виде», — комментирует Пётр Колосов.

Пётр Колосов Споры (диаметром 0,3—1,2 микрон) дрожжевых грибов

«Удалось обнаружить также споры дрожжей, а еще — грибы, гифы которых местами являются ищущими и проникают в клетки водорослей, как у современных лишайников, — добавляет ученый. — При этом пластинчатая форма тела зеленых водорослей сохраняется. То есть по отношению к хозяину грибы (паразиты) выступали мягко, сохраняя клетки и образуя парасимбиоз, — не вредящие друг другу взаимоотношения. В дальнейшем это привело к мутуалистическому (взаимовыгодному) симбиозу, формированию морфологически дифференцированных структур лишайников».

Пётр Колосов Гифы грибов (паразитов) пронизывают тело водоросли, высасывают органические вещества для пропитания

Отметим, что в те далекие времена современная Сибирь находилась у палеоэкватора. Практически вся (за некоторыми исключениями) территория Сибирской платформы в вендский период была занята мелководным, хорошо прогреваемым морем. Это были практически идеальные условия для развития цианобактерий и водорослей, которые, собственно, и процветали повсюду. Как и у современных, в их клеточных покровах высоко содержание полисахаридов (крахмал, сахароза и т. д.), также у ряда зеленых водорослей среди внеклеточных продуктов обнаружены яблочная, щавелевая, молочная, муравьиная, уксусная, глицериновая, лимонная и другие кислоты. «Питающиеся готовыми органическими веществами грибы потому и развивались в морских бассейнах на территории современной Сибири», — говорит Пётр Колосов. Кстати, при непосредственном участии палеогрибов вендского периода осаждался карбонат кальция — добавим сюда взнос зеленых водорослей и цианобактерий и получим формирование столбчатой формы строматолитов.

«В докембрийских периодах находятся корни фанерозойской (то есть после 541 млн лет) и современной жизни, а также начало развития доисторических и современных экосистем, — говорит ученый. — Поэтому обнаружение в осадочных толщах докембрия хорошо сохранившихся микрофоссилий и установление их систематического положения (в основном — бактерии, цианобактерии, водоросли, грибы) можно считать несомненным научным достижением в познании ранних этапов эволюции жизни».

Материал предоставлен порталом «Наука в Сибири»