Биолюминесцентный гриб: биолюминесцентные виды и причины свечения

Биолюминесцентные грибы Neonothopanus gardneri

Гриб Neonothopanus gardneri — это один из 71 видов биолюминесцентных грибов.

Биолюминесцентные грибы растут в Малайзии, Индонезии, Бразилии, Японии, Мексике и Пуэрто-Рико, и отличаются мягким желто-зеленым свечением.

Принято считать, что они могут люминесцировать в любое время дня и ночи, и что происходит это благодаря побочным продуктам каких-то биохимических процессов. Однако, по крайней мере, для одного из светящихся грибов, Neonothopanus gardneri, дело обстоит по-другому – его зелёное свечение, как выяснили исследователи из Дартмутского колледжа и Университета Сан-Паулу, подчиняется суточным, или циркадным, ритмам.

Эти неоновые зеленые грибы, появляются во время сезона дождей в японских и бразильских лесах, рассеивая пол пылающими спорами. Свечение грибов происходит из-за биолюминесценции, одной из удивительных реакций, которые происходят у некоторых растениях и животных.

В 1840 году знаменитый английский ботаник Джордж Гарднер описал необычное зрелище, которое ему пришлось наблюдать в Бразилии: группа мальчиков играла со светящимся объектом, который оказался люминесцентным грибом.

Дети называли его «цветком кокоса» и показали Гарднеру место, где рос гриб – на опавших листьях у основания карликовой пальмы.

Гарднер отослал необычный гриб в Англию, где тот получил описание и название Agaricus gardneri. С тех пор вплоть до 2009 года подобные грибы ученым больше не встречались.

В настоящее время исследователям из Государственного университета Сан-Франциско (США) удалось собрать новые экземпляры утерянного вида и реклассифицировать его. Гриб получил название Neonothopanus gardneri.

Пик люминесценции гриба приходится на тёмное время суток, когда его свет становится хорошо различим. N. gardneri использует биохимические реакции с участием люциферина и фермента люциферазы, требующие расхода энергетических молекул АТФ (точно такие же реакции обеспечивают люминесценцию у светлячков). Очевидно, для экономии энергии гриб решил воспользоваться биологическими часами, которые помогли ему оптимизировать процесс. Но тогда получается, что свечение нужно ему для какой-то конкретной цели – иначе зачем вообще тратить на него ресурсы?

Одно из предположений – что свет привлекает переносчиков спор. Чтобы проверить, есть ли какие-то основания для такой гипотезы, был сделан искусственный гриб с зелёными светодиодами внутри. Оказалось, как пишут авторы работы в Current Biology что на светящийся гриб приходит больше муравьёв, ос, мух и жуков, чем на несветящийся. Так что есть определённые основания считать, что N. gardneri подаёт сигналы потенциальным распространителям спор.

Пока это единственный случай, когда ученым удалось показать, что гриб светится не просто так. Вполне возможно, что и у остальных видов люминесценция – не «побочный процесс из побочных продуктов», а важная и нужная особенность, помогающая им выживать.

Грибы светящиеся 🍄 💡 Или люминесцентные (биолюминесцентные) грибы

Обновлено 29.06.2022

Просмотров 2053

Что можно сказать о биолюминисцентных грибах, которые светятся в темноте, откуда они появились, какова классификация видов и как человеку можно использовать их себе на пользу?

На первый взгляд явление биолюминесценции кажется совсем уж сложным и непонятным для обычного человека. Таковым оно кажется ровно до тех пор, пока не появляется расшифровка данного понятие, ведь это всего лишь явление свечения определенного живого объекта в природной среде. Представителем феномена могут стать не только растения или грибы, но и животные, а иногда и люди. В чем заключается суть явления н как можно объяснить это на примере биолюминисцентных грибов? Расскажем далее!

Содержание

1. Биолюминесценция — что это такое и почему грибы могут светиться?
2. Первые исследования
3. Классификация видов
4. Применение
5. Видео

Биолюминесценция — что это такое и почему грибы могут светиться?

На первый взгляд явление биолюминесценции кажется совсем уж сложным и непонятным для обычного человека. Таковым оно кажется ровно до тех пор, пока не появляется расшифровка данного понятие, ведь это всего лишь явление свечения определенного живого объекта в природной среде. Представителем феномена могут стать не только растения или грибы, но и животные, а иногда и люди. В чем заключается суть явления и как можно объяснить это на примере  биолюминисцентных грибов? Расскажем далее!

Первые исследования

Первые сведения относительно грибов, которые светятся в темноте, появились еще в далеком 1840 году б Бразилии. Досконально назвать причин}- их появления нельзя, ведь в исторических записях имеются исследования даже от Аристотеля, который в своем личном дневнике также упоминал об этих странных растениях.
Прогуляйтесь по лесу при лунном свете, и вы можете заметить маленькие светящиеся зеленые грибы, освещающие ваш путь возле оснований деревьев и в подлеске. По всему миру разбросано около 80 видов биолюминесцентных грибов, и исследование 2015 года показало, что они, вероятно, светятся в темноте, чтобы привлечь клопов, распространяющих споры.

Но как они это делают, было неясно, и новые исследования, показывают, что, когда дело доходит до освещения ночи, светящиеся грибы прибегают к тем же уловкам, что и светлячки и удильщики — животные, населяющие совершенно другие таксономический домен.

Биолюминесценция в природе присутствует повсюду — виды фитопланктона, нарушаемые гребными винтами, светящиеся вслед за проплывающими в море судами, являются типичным примером, но лишь одним из многих. Рыбы, кальмары, бактерии, черви, светлячки и множество других животных излучают собственный свет, и причины, по которым они это делают, — от защиты до привлечения партнера — столь же разнообразны.
Теперь с помощью химического анализа международная группа исследователей выделила цепочку химических реакций, которая, по ее мнению, заставляет эти грибы сиять. Они говорят, что свечение является результатом взаимодействия между соединением под названием люциферин и ферментом люциферазы в присутствии кислорода.

При этом примерно половина от всех разновидностей грибов являются ядовитыми. Некоторые из ученых по этой причине сделали вывод о том, что именно содержание яда так повлияло на генную модификацию вида грибов, что и привело к столь неоднозначной реакции. Однако согласно последним исследованиям, мы можем сказать о следующих причинах свечения:

1. Явление флуоресцентности. В данном случае речь идет про ультрафиолетовое излучение, ведь при его воздействии на поверхность грибов они начинали светиться.

В процессе химической реакции определенно задействованы два вещества, а именно пигмент люциферии и кислород. В процессе реакции окисления продуктов химического обращения появляется зеленоватое свечение, что мы и называем «светящиеся в темноте грибы».

2. Среда обитания. Теория весьма спорная, но некоторые биологи утверждают, что при исследовании мицелия удалось обнаружить аналогичные соединения. То есть, сама по себе почва способна светиться, а значит эта способность передается к грибам.

Предупреждающая функция. Нередко бывает так, что опасные животные или растения ярким окрасом предупреждают других об опасности своего яда. Вероятно, что и грибы таким образом отпугивают недоброжелателен, а уже потом использует секретное оружие.

Классификация видов

Среди распространенных видов люминесцентных грибов можно выделить:

• Mycena luxaeterna — ареал обитания располагается недалеко от Атлантического океана, а плоды в основном распространяются на сучках деревьев. Размеры их невелики и могут достигать лишь 0,8 сантиметра;
• Mycena silvaelucens — размеры более внушительные, но неустановлены точно, за исключением размеров шляпки, диаметр которой может достигать 18 мм. Ареал обитания находится в Борнео, а именно Малайзии;

• Mycena luxarboricola — имеет также более простое название, а именно«свет на дереве». Первые экземпляры столь необычного растения были обнаружены на Паране, диаметр их может доходить до 0,5 см;

• Xylaria Hypoxylon L — типичный представитель свечения, которое исходит от мицелия. Располагаются они соответственно на зеыле или буковых пнях, плоды имеют разветвленные.

Применение

Главное преимущество растения заключается в его лечебных свойствах. Однако важно понимать, что таковыми обладает лишь ограниченное число видов из всего классификатора. Например, диктиофора. светящаяся — очень редкий вид, который растет исключительно в джунглях, но способен помочь при практически любом заболевании инфекционного происхождения.

Более того, при принятии всего 4 г сухой диктиофоры с 200 гр водки после двухнедельного отстаивания по одной чайной ложке 3 раза в день за 15 минут до еды можно побороть раковые опухоли на ранних и не талько стадиях, усилить потенцию, омолодить кожу и помочь с проблемами относительно сердца.

При этом перед принятием каких-либо подобных лекарств рекомендуется проконсультироваться с узкоспециализированным врачом. Возможна непереносимость настойки или неправильная ее дозировка, что приведет к ухудшению ситуации со здоровьем и побочным эффектам.

Видео

ПОЧЕМУ ГРИБЫ СВЕТЯТСЯ?

Самые удивительные светящиеся живые существа

Светящиеся грибы

Светящиеся грибы

10 интересных фактов о биолюминесцентных грибах (и где их найти)

Главная > Биология > 10 интересных фактов о биолюминесцентных грибах (и где их найти)

Светящиеся в темноте грибы? Это реальная вещь? Да, это так. И нет, ты не спотыкаешься.

Грибы являются источником тайн, восторгов и опасностей для лесных авантюристов и искателей растений. Недавно ученые пролили свет на то, как грибы светятся в темноте. Чем больше мы узнаем о биолюминесцентных грибах, тем интереснее становится это явление. Вот 10 интересных фактов о биолюминесцентных грибах и о том, где их найти:

Armillaria mellea является наиболее широко распространенным из биолюминесцентных грибов, поскольку он населяет леса по всей Северной Америке и вплоть до Азии. Другой пример под названием Mycena luxaeterna (также известный как «вечный светлый гриб») — это гриб тропических лесов, который можно найти только в Бразилии.

Omphalotus nidiformis. Фотография Ноа Сигела через Mushroom Observer. CC BY-SA 3.0

2. Оксилюциферин — это волшебное соединение, содержащееся в биолюминесцентных грибах, которое придает им сияние.

Грибы используют класс молекул, называемых люциферинами , которые в сочетании с ферментом и кислородом испускают свет. Panellus stipticus (также известный как горькая устрица) — один из самых ярких примеров биолюминесцентных грибов. Встречается по всей Азии, Австралии, Европе и Северной Америке. Эти плоские грибы растут на ветвях деревьев, создавая завораживающий эффект, как только солнце садится. Собиратели могут найти этот сорт среди берез, дубов и буков.

4. Более 100 лет назад натуралист Джордж Гарднер увидел детей, играющих на улице в Бразилии с чем-то, что он принял за гигантских светлячков. Они вовсе не были насекомыми.

Дети играли с большими светящимися грибами. Сегодня этот вид известен как Neonothopanus gardneri. Этот гриб растет по всей Бразилии.

5. Биолюминесценция у таких разновидностей, как N. gardneri, следует циркадным часам.

Это происходит из-за люциферина, редуктазы и люциферазы (которые вместе создают люминесценцию). Все три пика приходятся на ночное время из-за перепадов температуры.

6. Аристотель зафиксировал биолюминесценцию еще в 382 г. до н.

э.

Он назвал феноменальные грибы «Фоксфайр» (позже названный волшебным огнем или огнем шимпанзе) и записал, что в отличие от огня, свет Фоксфайра был холодным на ощупь.

7. Легче всего найти биолюминесцентные грибы в дневное время.

По словам Кэрол Пробетс, гида-натуралиста из Голубых гор в Австралии, «если вы научитесь распознавать его днем, вам будет гораздо легче найти его ночью, чем блуждать в темноте».

Фото Дэна Молтера из Mushroom Observer, источника микологических изображений/Викисклада.

Посадив поддельные грибы, освещенные светодиодами, в бразильском кокосовом лесу, они увидели, как биолюминесценция привлекает стаи насекомых (немного отличается от мотылька на пламя). Привлечение насекомых необходимо грибам для распространения спор. Затем биолюминесцентные грибы размножаются и колонизируют новые участки леса в качестве источников пищи.

9. Другие исследования показывают, что не все биолюминесцентные грибы привлекают больше насекомых.

Это относится к австралийскому грибу-призраку. Ученые из Университета Аделаиды обнаружили, что ловушки со светящимися грибами привлекают насекомых не больше, чем ловушки без грибов. Необходимы дополнительные исследования, чтобы раскрыть преимущества светящихся грибов.

10. Наше понимание деталей механики биолюминесцентных грибов остается скудным.

За причудливыми, странными и лучезарными лесными грибами до сих пор скрывается много загадок. Больше времени и непрерывные научные исследования осветят наше понимание биолюминесцентных грибов.

Вы когда-нибудь встречали в лесу биолюминесцентные грибы? Мы будем рады услышать ваши истории о поиске пищи и открытиях в комментариях!

Загадочные новые биолюминесцентные грибы светятся в Мегхалае

• Новый вид биолюминесцентных грибов из бамбуковых лесов Мегхалаи был описан на основе морфологических и молекулярных данных. Это первая запись о распространении рода Roridomyces в Индии.
• Из 120 000 описанных видов грибов около 100 известны как биолюминесцентные или способные излучать свет. Сообщалось только о нескольких видах из Индии, в основном из-за отсутствия исследований и документации.
• Хотя необходимы дополнительные исследования, чтобы выяснить, почему грибы светятся, исследование, имитирующее большой яркий гриб, произрастающий в Бразилии, показало, что они привлекают посетителей-насекомых, которые могут помочь рассеять их споры.
• Грибковая биолюминесцентная система была идентифицирована и интегрирована в растения табака, которые были способны непрерывно светиться.

Во время сезона дождей группа ученых из Индии и Китая предприняла набег на грибы в Ассаме. В течение двух недель они были поражены огромным разнообразием грибов в регионе: были обнаружены сотни видов грибов, некоторые из которых были новыми для науки. Выслушав сообщения местных жителей об «электрических грибах», они направились в район Вест-Джайнтия-Хиллз в Мегхалае. Была моросящая ночь, и местный житель провел группу к бамбуковому лесу, который является частью местного леса, и попросил их выключить фонари. Минуту спустя группа была поражена увиденным: посреди тьмы из мертвых бамбуковых палочек, утопающих в крошечных грибах, возникло жуткое зеленое свечение. Грибок излучает собственный свет — явление, известное как биолюминесценция.

Интересно, что местные жители использовали светящиеся бамбуковые палочки в качестве естественных факелов, чтобы перемещаться по ночному лесу. Стив Аксфорд, фотограф грибов, который сопровождал команду, создал небольшую студию и делал фотографии.

Биолюминесцентный мицелий на бамбуковой подложке. Фото Стива Эксфорда.

При более внимательном наблюдении команда заметила, что светятся только ножки (стебли) гриба, и они подозревали, что это мог быть новый вид, сказал Гаутам Баруах, который возглавляет инициативу «Сельское будущее» в Фонде Балипара в Ассаме и является соавтором. -автор доклада. Детальное исследование в лаборатории подтвердило их подозрения: это был новый вид из рода Roridomyces — и первый гриб этого рода, обнаруженный в Индии.

«Представители рода Roridomyces очень хрупкие и любят сырые и влажные условия», — объяснила Саманта Карунаратна, старший миколог Китайской академии наук и ведущий автор отчета. «В целом, биолюминесцентные грибы, по-видимому, эволюционировали вместе с некоторыми конкретными насекомыми, поскольку эти грибы привлекают насекомых для распространения своих спор».

Этот гриб растет только на мертвом бамбуке ( Phyllostachys mannii ). В бамбуковом субстрате могут присутствовать особые элементы, которые предпочитает этот гриб, сказал Карунаратна, добавив, что необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, почему они растут на этом виде бамбука. До сих пор этот гриб известен из Кранг Шури, округа Западные холмы Джаянтия, и Маулиннонга, округа Восточные холмы Кхаси в Мегхалае.

Roridomyces phyllostachydis плодовые тела. Фото Стива Эксфорда.

Явление, известное как биолюминесценция или способность излучать свет, чаще встречается у животных, обитающих в океанской среде, чем на суше. Насекомые, такие как светлячки, известны своей способностью светиться, но мало что известно о грибах. Испускание света происходит в результате химической реакции, при которой энергия высвобождается в виде света, обычно зеленого света.

Старший научный сотрудник и руководитель Тропического ботанического сада и научно-исследовательского института им. Джавахарлала Неру (JNTBGRI), C.K. Прадип приветствует открытие, заявляя, что грибы в Индии не так хорошо задокументированы по сравнению с другими регионами мира.

«Таким образом, это открытие очень важно и добавляет значения для понимания фитогеографического распространения биолюминесцентных грибов и связанных с этим вопросов», — сказал он. «Обнаружение биолюминесцентных грибов в лесах довольно сложно, — добавил он, — поскольку нам приходится искать их ночью!»

Пролить свет на биогеографию биолюминесцентных грибов

Из примерно 120 000 описанных видов грибов (из примерно от 2,2 до 3,8 миллионов ) около 100 известны как биолюминесцентные или способные излучать свет. Они были обнаружены в основном в умеренных и тропических регионах Европы, Северной и Южной Америки, Юго-Восточной Азии, Японии и Австралии.

Сообщалось лишь о нескольких видах светящихся грибов из Индии. Сообщалось о двух из Западные Гаты , один в Восточных Гатах и один в штате Керала , среди прочих. Светящиеся грибы также были обнаружены в лесах Махараштры и Гоа (часть Западных Гат), но научных сообщений о них не поступало. Карунаратна считает, что фактическое количество биолюминесцентных грибов в Индии должно быть выше.

«Огромная территория в Индии также не исследована на наличие какой-либо группы грибов и, в частности, макрогрибов», которые могут обладать лечебными свойствами, сказал Прадип. «До сих пор мы задокументировали только ок. 1900 видов грибообразующих грибов из Индии, что смехотворно мало по сравнению с площадью нашей страны!» Он пояснил, что основными препятствиями являются нехватка специалистов и средств.

Биолюминесцентные грибы обычно прорастают на гниющей древесине и способны переваривать лигнин из растительных остатков. Большинство биолюминесцентных грибов принадлежат к роду под названием Mycena (шляпочные грибы). Недавнее исследование , еще не прошедшее рецензирование, , в котором были секвенированы геномы пяти Mycena 9.0117 видов, четыре из которых являются биолюминесцентными, показали, что биолюминесценция развилась у общего предка Mycena и другой маразмоидной клады и возникла около 160 миллионов лет назад в конце юрского периода.

Roridomyces phyllostachydis плодовых тел в течение дня. Фото Стива Эксфорда.

Светящиеся стебли

Команда Карунаратны взяла свежие плодовые тела гриба и высушила их с помощью электрической сушилки для пищевых продуктов. Затем высушенные образцы были доставлены обратно в лабораторию, где они извлекли ДНК и секвенировали области гена внутреннего транскрибируемого спейсера (ITS) и большую субъединицу ядерной рибосомы (LSU) гриба для идентификации вида. Используя генетические последовательности, они построили филогенетическое дерево, чтобы изобразить положение нового вида по отношению к другим близкородственным видам.

Как морфологические характеристики, так и филогенетический анализ показали, что гриб является новым видом из рода Roridomyces , который в настоящее время насчитывает 12 видов, пять из которых известны как биолюминесцентные. Во влажных условиях ножки (стебли) грибов этого рода слизистые или клейкие. Это открытие является первой записью о распространении рода Roridomyces в Индии. Команда назвала вид phyllostachydis в честь рода бамбукового дерева-хозяина 9.0116 Phyllostachys , из которого он был собран.

Днем крошечные грибы со шляпкой от 3 до 15 мм в диаметре выглядят обычными. Но ночью они принимают почти жуткий аватар с зеленым свечением. Что поразило команду в этом виде, так это то, что светились только ножки и мицелий (нитевидные нити) в бамбуковом субстрате; бежевые колпачки с коричневатым центром не излучали свет, и команда говорит, что причины этого до сих пор остаются загадкой. Чтобы выяснить это, команда планирует секвенировать геном этого гриба.

Почему грибы светятся?

Исследование, проведенное в 2015 году, показало, что биолюминесценция Neonothopanus gardneri , большого яркого гриба, растущего у основания молодых пальм в бразильских кокосовых лесах, находится под контролем циркадных часов. Активность ферментов, участвующих в производстве света, достигает пика ночью, и эта регуляция подразумевает, что свет служит определенной цели.

Neonothopanus gardneri грибов, растущих на основании молодой пальмы бабассу в Гильбуэсе, штат Пенсильвания, Бразилия. Фото Мишель П. Вердеран.

Микологи были озадачены тем, почему грибы светятся, потому что процесс потребляет энергию. Различные виды могут светиться по разным причинам в зависимости от части гриба, которая светится, и было выдвинуто несколько гипотез об экологической роли света: его можно использовать для привлечения насекомых для распространения спор или для отпугивания плодоядных животных от употребления в пищу их. Исследование N. gardneri подтвердило первое.

Исследователи построили липкие искусственные грибы из акриловой смолы и снабдили их светодиодами внутри, излучающими зеленый свет, эквивалентный по интенсивности Н. гарднери . Затем эти мимики были помещены в лес, где настоящие были найдены рядом с теми, у кого не было светодиодов.

Эксперимент показал, что ночью к освещенным грибам прилипает больше насекомых, таких как стафилинцы, мухи, осы и муравьи, чем к темным. Грибам нужна помощь для колонизации новых субстратов, и в некоторых случаях ветер может переносить и распространять споры. Но в нижней части полога леса, где встречается N. gardneri , ветры вообще слабые. Насекомые в этом эксперименте способны распространять споры, и ученые считают, что это может быть одной из причин свечения грибов.

Тем не менее, неизвестно, помогают ли насекомые грибам распространять споры, и требуется гораздо больше исследований, чтобы выяснить, почему грибы излучают свет.

Создание светящихся растений

Ученые идентифицировали четыре фермента, участвующих в биолюминесцентном пути грибов: люцифераза, которая катализирует окисление соединения люциферина, что приводит к излучению света, и три других фермента, которые участвуют в биосинтезе люциферина. Этот путь может быть использован в различных приложениях, таких как биомедицина, биоинженерия и разработка биосенсоров окружающей среды.

Систему биолюминесценции грибов можно интегрировать в растения, потому что биохимические реакции в некоторых грибах аналогичны тем, которые в природе происходят в растениях. В апреле команда сообщила о создании сконструированных табачных растений с грибковой биолюминесцентной системой, которые постоянно излучали собственный самоподдерживающийся свет. Растения также были ярче, чем растения, созданные ранее с использованием системы бактериальной люминесценции.

«Мы не ожидали, что увидеть свечение взрослого растения невооруженным глазом будет так волшебно», — сказал Карен Саркисян из Лондонского института медицинских наук и старший автор статьи в своем заявлении. Эти результаты могут проложить путь к мониторингу процессов в растениях в режиме реального времени, а также к разработке светящихся растений для различных целей, таких как органическая архитектура и уличное освещение.

ЦИТАТА:

ДУТТА, А.К., ПАЛОЙ, С., ХУ, Ю., БАУРА, Г., ЭКСФОРД, С., МАРЧИНЯК, К., … и ЛУМЬОНГ, С. (2020). Roridomyces phyllostachydis (Agaricales, Mycenaceae), новый биолюминесцентный гриб из Северо-Восточной Индии. Phytotaxa , 459 (2), 155-167.

Котлобай А. А., Саркисян К. С., Мокрушина Ю. А., Марсет-Хубен М., Серебровская Е. О., Маркина Н. М., … и Петушков В. Н. (2018). Генетически кодируемая биолюминесцентная система грибов. Труды Национальной академии наук , 115 (50), 12728-12732.

Оливейра, А. Г., Стевани, К. В., Вальденмайер, Х. Е., Вивиани, В., Эмерсон, Дж. М., Лорос, Дж. Дж., и Данлэп, Дж. К. (2015). Циркадный контроль проливает свет на грибковую биолюминесценцию. Актуальная биология , 25 (7), 964-968.