_ Cercetătorii descoperă evoluția „ punct de vârf” în ciuperci

Oamenii de știință au găsit un „punct de vârf” în evoluția ciupercilor, care le frânează creșterea și le sculptează formele. Descoperirile, publicate în jurnalul Cell Reports, demonstrează cum micile schimbări ale factorilor de mediu pot duce la schimbări uriașe ale rezultatelor evolutive.

Ciupercile sunt marii compostatori ai naturii. Ei așteaptă în podeaua pădurii să se hrănească cu copacii căzuți și cu frunzele de toamnă, eliberând nutrienții esențiali din aceste plante înapoi în Pământ.

Deși ciupercile aduc adesea în minte capacele de ciuperci, ciupercile au și „rădăcini” subterane numite micelie. Miceliile sunt formate din mii de celule interconectate, microscopice, asemănătoare degetelor, numite hife, care cresc în rețele vaste. Hifele își fac drum prin sol crescând de la vârfuri. Pentru a face acest lucru, ele se umflă, similar baloanelor lungi folosite la fabricarea animalelor cu baloane.

Formele lor alungite permit hifelor să localizeze și să consume nutrienți în sol. Dar nu toate hifele au aceeași formă: unele au vârfuri rotunjite, în timp ce altele sunt ascuțite. Hifele mucegaiurilor de apă – agenți patogeni asemănătoare ciupercilor care provoacă boala în culturi – sunt deosebit de ascuțite.

„O provocare majoră în biologie este identificarea factorilor evolutivi specifici care determină forma – sau forma – unui organism dat”, a spus Enrique Rojas, profesor asistent de biologie la Universitatea din New York și autorul principal al studiului.

Pentru a înțelege motivele diferitelor forme de hife, Rojas și colegii săi au combinat teoria și experimentele pentru a investiga ciupercile. și mucegaiuri de apă din întreaga natură. Ei au folosit mai întâi modele bazate pe fizică de creștere a vârfului inflaționist pentru a determina toate formele „posibile” de hife. În mod surprinzător, formele hifelor „actuale” găsite în natură au presupus doar un mic subset al formelor posibile.

Cercetătorii au emis ipoteza că formele limitate observate în natură reflectă „supraviețuirea celui mai potrivit” și că multe forme posibile neobservate la ciupercile reale au fost, din anumite motive, respingeri evolutive mai slabe. Pentru a explora această idee, ei au examinat rata de creștere a hifelor cu diferite forme pentru a crea un peisaj de fitness pentru hife.

„Momentul nostru eureka a fost când am realizat că formele hifelor erau strâns legate de capacitatea lor de a să crească rapid”, a spus Maxim Ohairwe, un doctorat. student la Departamentul de Biologie al NYU și autorul principal al studiului.

Un peisaj de fitness este ca o hartă topografică care vizualizează evoluția unui organism: fiecare specie rătăcește prin peisajul său de fitness testând dacă este sau nu întâmplător. mutațiile în genele sale cresc rata de creștere sau fitness. O specie își oprește rătăcirea neliniștită doar atunci când o nouă mutație își scade fitnessul, adică atunci când se află la un vârf de fitness.

Cu toate acestea, echipa lui Rojas a descoperit că peisajele de fitness pot fi mult mai bogate decât un sistem de culmi si vai. De fapt, ei au descoperit că peisajul de fitness pentru hife conținea o stâncă în suprafață sau un punct de răsturnare și că aceasta acționează ca o barieră în calea evoluției, limitând puternic formele hifelor fungice. În consecință, ei au prezis că hifele cu forme în apropierea punctului de vârf vor fi deosebit de vulnerabile la mici schimbări de mediu, chimice sau genetice.

Cercetătorii și-au testat predicția tratând ciupercile din apropierea punctului de răsturnare cu mici mici. cantități de substanțe chimice care au afectat creșterea hifelor. Ei au folosit o substanță chimică care reduce presiunea din interiorul hifelor și o alta derivată dintr-un burete de mare care blochează capacitatea hifelor de a furniza componente celulare la vârful celulei. Ambele tratamente au provocat același efect dramatic: hifele s-au alungit mult mai lent și cu o formă ciudată de nob, care nu se găsește în natură.

„Descoperirile noastre explică diversitatea formei hifelor într-un grup enorm, divers și important de specii”, a spus Rojas. „Mai larg, ei demonstrează, de asemenea, un nou principiu evolutiv important: că peisajele de fitness pot avea instabilitati sau puncte de basculanță care impun constrângeri stricte asupra trăsăturilor complexe, cum ar fi forma biologică.”

Cercetătorii cred că rezultatele lor. au implicații critice pentru înțelegerea noastră a multor sisteme ecologice și evolutive. De exemplu, acele specii a căror evoluție este supusă unui punct de cotitură pot fi cele mai vulnerabile la creșterea treptată a temperaturii cauzată de schimbările climatice.

Descoperirile lor ar putea ajuta, de asemenea, la dezvoltarea de noi antimicrobieni împotriva bolilor. provoacă ciuperci prin identificarea vulnerabilităților în creșterea lor asociate cu un punct de vârf evolutiv.

(Fluierul)