27.07.2012

Недавно открытая способность гифов грибов транспортировать частицы загрязняющих веществ поможет при очистке почвы от загрязнений

Многие считают, что грибы - это объёмные образования с ножкой и шляпкой, прячущиеся в траве или под листьями. Однако на самом деле это всего лишь плодовые тела грибов, в некотором роде их органы размножения. Сами же грибы - тонкие нити, гифы, образующие мицелий, - спрятаны глубоко в толще почвы.

Долгое время считалось, что единственная функция гифов - обеспечивать плодовые тела водой и питательными веществами. Однако несколько лет назад одна из исследовательских групп Экологического центра Гельмгольца сделала любопытное открытие: учёные обнаружили особую бактерию, путешествующую по гифам как по автостраде, через лабиринт почвенных пор. А недавно в сотрудничестве с исследователями из Ланкастерского университета они открыли ещё одну любопытную особенность гифов.

Оказывается, помимо бактерий, по гифам мицелия могут также перемещаться вещества-поллютанты, причём в том числе нерастворимые и не склонные к самостоятельному перемещению. Эта их способность может оказаться весьма полезной для человека.

Учёным давно известны бактерии, которые готовы поглощать вещества-поллютанты в любых количествах: они ими питаются. Причём в процессе пищеварения токсические вещества преобразуются ими в безвредные. Способность микробов очищать загрязнённые почвы естественным, так сказать, путём, делает их ценными помощниками для специалистов по очистке окружающей среды. Однако в большинстве случаев при попытке использовать эти бактерии на практике учёные сталкиваются с серьёзной проблемой: как бактерии, так и сами токсичные вещества обладают весьма низкой мобильностью и зачастую просто не находят друг друга.

Сложнее всего бактериям приходится с веществами, нерастворимыми в воде, такими как, например, полициклические ароматические углеводороды, содержащиеся в нефти и каменном угле, высвобождающиеся в окружающую среду при горении. Особенно много их накапливается близ аэропортов, вдоль оживлённых автомагистралей и рядом с автозаправками.

В почве, состоящей из множества пор, заполненных воздухом и водой, бактерии и углеводороды практически никогда не оказываются рядом: бактериям больше нравятся поры, заполненные водой, а нерастворимые частички веществ-поллютантов чаще оседают в воздушных порах.

Встретиться им помогут гифы грибов. Гифы могут расти как в воде, так и в воздухе, они всего несколько тысячных долей миллиметра в толщину, и их очень много: в одном грамме почвы может быть от одного до десяти километров гифов. Бактерии могут перемещаться по гифам, как по своего рода автомагистралям, и без труда преодолевать воздушные пространства между двумя заполненными водой порами. Учёные подсчитали, что за час отдельный гиф мицелия может переместить вещество, по весу эквивалентное шестистам бактериям.

Более того: гифы не только предоставляют пространство для передвижения бактерий, они также сами могут участвовать в перемещении частичек веществ-поллютантов, что доказывается экспериментом, описанном на сайте sciencedaily.com.

Для эксперимента был выбран широко распространённый псевдогриб Pythium ultimum. Гриб был помещён в капсулу с питательной средой; также у него был доступ к двум другим капсулам. Все три капсулы были соединены друг с другом полосками вещества, не содержащего питательных веществ, а также воздушными каналами - это должно было симулировать почвенные поры, заполненные воздухом.

В одну из капсул учёные добавили немного фенантрена (полициклического ароматического углеводорода) и затем регулярно проверяли его концентрацию в различных местах экспериментальной области. Эксперимент увенчался успехом: за несколько часов фенантрен мигрировал в противоположный конец экспериментальной области - намного быстрее (от десяти до ста раз быстрее, если быть точным), чем он мог мигрировать самостоятельно за счёт диффузии. Более того, он без труда мигрировал через воздушные перемычки - что было бы невозможно, если бы он перемещался только посредством диффузии.

С помощью специального микроскопа учёные смогли рассмотреть процесс транспорта вещества гифами гриба в мельчайших деталях. Оказалось, что вещества-поллютанты могут проникать сквозь клеточную стенку внутрь гриба, инкапсулироваться внутри маленьких пузырьков и затем активно перемещаться на сравнительно большие расстояния.

Гифы могут перемещать и другие нерастворимые в воде вещества. Интересно, что на дальние расстояния маленькие молекулы перемещались эффективнее, чем большие. Это предположительно связано с тем, что гифам труднее захватывать и транспортировать большие молекулы. Впрочем, самое дальнее расстояние, на которое перемещались молекулы, в эксперименте было равно всего нескольким сантиметрам.

Также выяснилось, что не все виды грибов и бактерий совместимы друг с другом, и более того, некоторые из них даже угнетают жизнедеятельность "соседа".

Учёные надеются, что новооткрытое свойство гифов грибов окажется полезным при очистке почвы от загрязнений и позволит ускорить биодеградацию полициклических ароматических углеводородов и других не растворимых в воде веществ. Однако перед внедрением нового метода им предстоит решить ряд практических задач, в частности - подобрать совместимые пары грибов и бактерий.

Источники:

1. ecoportal.su