Исследователи из Хельсинского университета изучили разнообразие лишайников в Африке и обнаружили десятки новых видов. Ранее их не идентифицировали из-за внешних сходств и отсутствия более детальных тестов.

Видовое разнообразие и взаимоотношение лишайников рода Leptogium исследователи оценили на основе анализа ДНК с использованием большого набора данных, собранных за более чем 10 лет в Восточной Африке. Они отметили, что визуальные различия между ними могут быть минимальными, при этом они могут различаться в меняющейся окружающей среде.

Исследовательская статья посвящена видовому разнообразию рода Leptogium, группы желейных лишайников, распространенных в горных лесах Восточной Африки. Тысячи образцов лишайников были собраны в Кении и Танзании в 2009-2017 годах, включая почти 600 образцов Leptogium.

Анализ ДНК показал, что набор данных Leptogium включает более 70 различных видов, десяток из которых не был известен ранее.

«Морфологические различия между видами часто являются неуловимыми и открытыми для интерпретации, а внешние различия отдельных видов также может сильно варьироваться в зависимости от факторов окружающей среды. Даже химические характеристики не могут быть использованы для их точной идентификации», — отметили ученые.

Из-за проблем с идентификацией видов образцы лишайников с более или менее схожим внешним видом, собранные из разных частей света, традиционно присваиваются одному и тому же виду. Тем не менее, новые данные исследований показывают, что количество видов лишайника намного больше, чем считалось ранее.

Ученые выявили 20 новых видов лишайников в заповеднике "Брянский лес"

Ученые выяснили, что лишайники возникли позже, чем растения

Ученые выяснили, что лишайники намного моложе, чем думали раньше. Они появились на земле позже растений. Результаты исследования опубликованы в журнале Geobiology, передает РИА Новости.

Лишайники — это симбиотические сообщества грибов с микроскопическими зелеными водорослями или цианобактериями, живущие по принципу единого организма. Они могут расти на голых камнях, постепенно разрушая их и способствуя образованию почвы, необходимой для жизни растениям, обладающим корнями — так называемым сосудистым растениям.

Руководствуясь этой очевидной логической последовательностью событий, наблюдаемой в повседневной жизни, ученые традиционно считали, что и в эволюционной истории развития жизни на Земле лишайники предшествовали сосудистым растениям, первые представители которых появились на суше в середине палеозоя.

Поверхность нашей планеты в то время представляла собой безжизненную скалистую пустыню, лишенную почвы, и ученые думали, что лишайники были одними из первых организмов, проникших на сушу из воды, изменивших атмосферу планеты и проложивших путь для современных растений.

Результаты нового исследования ДНК водорослей и грибов, образующих лишайники, которое провели американские и немецкие ученые, показывают, что это не так.

"Первое, что вырастает на голых скалах, — это лишайники, а вслед за ними появляются растения, — приводятся в пресс-релизе Чикагского полевого музея слова руководителя исследования Мэтью Нельсена (Matthew P. Nelsen). — Люди думали, что и древняя колонизация суши происходила по тому же сценарию. Но мы видим, что лишайники на самом деле появились позже, чем растения".

Все достоверно известные ископаемые остатки лишайников моложе, чем самые древние находки сложных растений. Однако это обычно объясняется плохой сохранности лишайников в горных породах, а также невозможность однозначно отнести к симбиотическим сообществам обнаруживаемые в древних отложениях следы грибов, водорослей и бактерий.

Поэтому ученые пошли другим путем. Они решили с помощью генетических методов выяснить, когда возникли тесные отношения между этими биологическими группами. Они изучили эволюционную историю грибов аскомицетов и зеленых водорослей, часто слагающими лишайники.

Оказалось, что признаки симбиоза у исследуемых групп появились значительно позже, чем на суше распространились сосудистые растения.

Олений лишайник состоит из грибов и водорослей и имеет много полов

Олений лишайник оказался сложным организмом: он состоит из грибов и водорослей, объединившихся в единый организм. Ученые обнаружили, что оленьи лишайники обладают неожиданным уровнем генетического разнообразия, что указывает на то, что эти организмы очень часто смешивают гены друг с другом. Об этом пишет Американский журнал ботаники.

В северной Канаде и российской тундре лесная подстилка устлана оленьими лишайниками. Несмотря на то, что они выглядят как мох, но оказалось, что это не просто два разных вида — грибы и водоросли, так они еще и занимаются друг с другом половым размножением.

«Мы были удивлены, потому что этот вид оленьих лишайников всегда считался размножающимся бесполым путем», — рассказывает Марта Алонсо-Гарсия, ведущий автор статьи и научный сотрудник Квебекского университета в Лавале. 

Оленьи лишайники развиваются в обоих направлениях: они могут воспроизводиться половым путем через споры или могут клонироваться бесполым путем. Когда грибы размножаются половым путем, они направляют структуры, похожие на корни, в сторону соседнего гриба и обмениваются генетической информацией при прикосновении. Затем они выпускают споры, отдельные клетки, содержащие генетический материал, которые перемещаются по ветру и рассеиваются. Когда они приземляются, они начинают расти и производить новый грибок, который генетически отличается от своих родителей. С другой стороны, при бесполом клональном размножении часть всего лишайника (гриба и водоросли), называемая слоевищем, отщипывается и вырастает в целый организм, который генетически идентичен своему родительскому.

Два репродуктивных метода имеют разные преимущества.

«Половое размножение обходится очень дорого. Вы должны найти своего партнера, это сложнее, чем размножение бесполым путем. Но многие организмы делают это, потому что половое размножение позволяет им отсеять негативные мутации в долгосрочной перспективе». 

Феликс Греве, содиректор Центра биоинформатики Грейнджера Полевого музея 

Исследователи изучали лишайники северного оленя (Cladonia stellaris), чтобы узнать об их генетической структуре: «Мы использовали последовательности ДНК, чтобы выявить генетические отношения между популяциями этого лишайника», — продолжает говорит Алонсо-Гарсия. — «Мы проверили, отличаются ли образцы из северного Квебека (Гудзонов залив) генетически от тех, что обитают на юге (в двух часах езды от Квебека)».

Кроме того, лишайники могут многое рассказать о том, как лесные пожары влияют на экосистемы.

«Лесные пожары — самые серьезные с точки зрения ущерба происшествия в северных лесах, и они играют важную роль в распределении и составе растительных сообществ, — говорит Алонсо-Гарсия. —В восточной части Северной Америки после пожара обычно выделяют четыре последовательных стадии вегетации. На первом этапе на выжженной поверхности заселяются корковые лишайники и мхи. Впоследствии почва покрывается чашевидными и роговыми лишайниками. А затем через 20 лет появляются кустистые лишайники, заменяющие предыдущую растительность».

Чтобы изучить ДНК лишайников, исследователи измельчили образцы лишайников и извлекли их ДНК. Но дополнительная проблема в работе с лишайниками состоит в том, что состоят из грибов и водорослей, живущих вместе. «Это означает, что вся ДНК смешана вместе, мы получаем один пул, который содержит ДНК грибов и ДНК водорослей», — говорит Греве. Основная часть лишайника состоит из гриба, поэтому исследователи хотели сосредоточиться на ДНК этого грибкового компонента. Сравнивая пул ДНК с существующими геномами, исследователи смогли выделить ДНК, принадлежащую грибу, и затем сравнить ДНК грибов из лишайников из разных районов Квебека.

Оказалось, что у лишайников было намного больше генетических вариаций, чем ожидали исследователи.

«Общее предположение заключалось в том, что эти оленьи лишайники в основном размножаются бесполым путем, потому что было мало доказательств того, что они производят споры. Теперь генетические данные показывают все это разнообразие, и это приводит к предположению, что это может быть некоторая форма пола», — говорит Греве.

«Фактически мы обнаружили множество репродуктивных структур у видов, и эти структуры образуются после полового размножения», — заключает Алонсо-Гарсия.

При этом после лесного пожара новые возникающие лишайники генетически похожи на те, что были раньше.

Редчайший лишайник возможно вымер. Почти 1,5 столетия все думали, что это другой вид

Благодаря анализу ДНК музейных образцов, ученые обнаружили новый вид мясистого зеленого лишайника. Неправильно идентифицированный первоначальными коллекционерами, лишайник известен только по 32 экземплярам, ​​собранным в кустарниках Северной и Центральной Флориды в период с 1885 по 1985 год. Сейчас ведется охота, чтобы найти его в дикой природе, если он все еще существует. Об этом сообщает музей Флориды.

Лишайник, названный Cora timucua в честь народа тимукуа во Флориде, находится под угрозой исчезновения, даже в большей степени, чем находящийся под защитой федерального правительства Флоридский перфорированный олений лишайник, если он все еще не вымер. Исследователи надеются, что C. timucua может сохраняться в нетронутых очагах сокращающейся среды обитания сосновых лесов штата, хотя недавние поиски пока не дали результатов.

«Вопрос на миллион долларов: “Где этот лишайник?” Оптимист во мне говорит, что он все еще существует». 

Лорел Камински, менеджер по оцифровке из Флоридского музея естественной истории. 

C. timucua, получивший более широкое распространение в начале XX века, был собран только в Национальном лесу Окала и государственном парке О’Лено после 1968 года, двух из последних сохранившихся кустарниковых экосистем Флориды. Цитрусовые рощи и городские застройки заменили до 90% карликовых сосен в штате.

Новый вид, прозванный лишайником тимукуа, похож на полевой гриб и размером с доллар с зубчатыми краями. Его можно отличить от древесных грибов по текстуре: войлочной и бумажный, с изогнутыми лопастями и потрескавшейся нижней стороной.

Размер лишайника и до контакта с водой

Но его цвет — загадка. Лишайник светло-серый в сухом состоянии, но образцы становятся темно-сине-зелеными и выделяют красновато-коричневый пигмент при намокании в лабораторных условиях. Без фотографий и подробных описаний лишайника в природе ученые пока не знают, как он реагирует на влагу в дикой природе.

«В общем, люди принимают природу как должное, и история лишайника тимукуа может сказать нам, что иногда мы опаздываем. Прямо сейчас нам нужна помощь каждого, чтобы попытаться найти этот лишайник во Флориде» 

Мануэла Даль Форно, старший автор исследования и лихенолог из Института ботанических исследований Техаса 

Лишайник Timucua, вероятно, предпочитает среду обитания старых карликовых сосен, где есть более высокие деревья и устоявшиеся популяции местных растений Флориды, таких как ржавая лиония, кустарник с красноватыми волокнами, выстилающими его листья. Но путешественникам следует избегать сбора любых потенциальных образцов, которые они находят: вместо этого они могут сфотографировать лишайник и загрузить изображения в проект Timucua Heart Lichen Project на общественной научной платформе iNaturalist для идентификации.

Лишайники являются партнерами грибов и фотосинтезирующих организмов и играют ключевую роль в их экосистемах, обогащая почвы и циркулируя питательные вещества. Но большая часть мирового разнообразия лишайников остается скрытой. Во Флориде может быть до 1000 видов лишайников, многие из которых остаются неописанными, а популяции которых также могут оказаться под угрозой.

Лишайник после контакта с влагой

Лишайник Timucua принадлежит к роду Cora, группе из почти 200 тропических лишайников, которые когда-то считались одним видом, обычно встречающимся в горных средах. Его открытие во Флориде является самым северным зарегистрированным видом, и новый вид является единственным представителем этого рода в США.

Даже если этот вид вымер, изучение его ДНК может помочь ученым понять, как он попал во Флориду. Ближайшие известные родственники лишайника Timucua находятся в Колумбии и Бразилии, что вызывает вопросы о том, как C. timucua смог произрастать в среде, столь отличной от ее родственных видов.