Scinexx vedomostný časopis
Huby sú všade a dokážu prežiť takmer všetko. Či už ako vláknitá pleseň, drobná spóra alebo „klasická“ plesňová huba - ťažko existuje miesto, kde by neexistovala. Ale prečo? V čom spočíva tajomstvo ich umenia prežitia a rozšírenia?
Niektoré huby znášajú smrteľné dávky žiarenia a dokonca z nich majú úžitok. Iným sa po požiaroch darí obzvlášť dobre. Iní sa dožijú 1 500 rokov a majú veľkosť viac ako jeden a pol tisíc futbalových ihrísk. Všetky sú však len nepatrnou súčasťou úžasného sveta húb. S niektorými z nich vedci teraz zistili, čo stojí za ich fascinujúcimi schopnosťami, zatiaľ čo iné sú pre vedu stále záhadou ...
Nadja Podbregar
Stav: 19. októbra 2007
Vo výžive je kľúčová rozmanitosť
Huby majú oproti rastlinám rozhodujúcu výhodu: nepotrebujú žiadne svetlo. Namiesto toho získavajú energiu a živiny z organického materiálu. Živia sa tým, čo už iné organizmy - či už sú to rastliny alebo zvieratá - pripravili. A nielen to, sú to aj „všežravci“.
Všetko, hlavná vec je organická
Sotva existuje strava, ktorú by huby nepoužívali: Kolonizujú živé a odumreté časti rastlín, žijú ako lišajníky v úzkom spojení s riasami alebo využívajú metabolické produkty rôznych zvierat ako parazity. Nezastavujú sa ani pri ľuďoch, o čom svedčí otravná noha športovca alebo nebezpečné formy zápalu pľúc spôsobené plesňami.
V Botanickom múzeu v austrálskej Canberre huby pučali dokonca aj v zamrznutej predantarktickej showroome rastlín, ktorá bola nielen dosť studená, ale nemala ani veľa výživného jedla. Ale huby stále našli to, čo hľadali, pretože rastú všade tam, kde je niečo, čo by sa dalo rozložiť - bez ohľadu na to, kde, ako a v akej forme. Príliš častá pleseň na stene kúpeľne alebo na krajci chleba svedčí o ich obrovskej prispôsobivosti a umení prežitia.
Praveká katastrofa s následkami bohatými na huby
Vedci sa domnievajú, že huby mohli ovládnuť Zem aj krátko po prehistorickej katastrofe, ktorá spôsobila vyhynutie dinosaurov. Obrovský dopad meteoritu na konci kriedového veku, pred 65 miliónmi rokov, spôsobil, že krajiny boli spálené a zničené po celom svete a zničili veľkú časť všetkých suchozemských druhov rastlín a živočíchov. Prach a plyny z nárazu zahaľovali celú zem v tme na niekoľko mesiacov.
Ale nič z toho skupine organizmov vôbec neprekážalo, práve naopak. Pretože pre huby boli zvyšky dreva z mŕtvych stromov, zdochliny mŕtvych zvierat a uschnuté relikvie mŕtvych rastlín takmer krajinou mlieka a medu. Zbavení svojich predátorov a konkurencie sa mohli nerušene a hromadne šíriť. Vklady z tej doby o tom svedčia dodnes: Vivi Vajda, špecialistka na praveký peľ a spóry zo švédskej univerzity v Lunde, preskúmala tieto ložiská na Novom Zélande.
Výsledok: Osem centimetrov pod limitom K/T, ktorý označoval dopad meteoritu, bolo stále plné rôznych rastlinných reliktov z obdobia neskorej kriedy. Potom však nasledoval rez: zrazu bol všetok peľ preč. Zostala iba štyri milimetre hrubá vrstva, v ktorej sa našli iba spóry húb a zlomené zvyšky hubových nití.
„Nejaký čas po dopade huby ovládli zem,“ uzavrel Vajdas. Toto pravidlo by však nemalo trvať veľmi dlho: už po niekoľkých mesiacoch sa opar v atmosfére a svetlo zdvihlo a s ním sa rastliny vrátili. Ale aspoň jedna vec ukazuje túto epizódu histórie Zeme veľmi jasne: huby skutočne prežili - aj dnes.
Rádioaktivita ako zdroj energie
Po jadrovej havárii v bieloruskom černobyľskom reaktore vedci poslali robota do vysoko kontaminovaných ruín zničeného bloku reaktora. Mal by zhromaždiť vzorky materiálu na neskoršiu analýzu. Ale to, čo si priniesol so sebou, bolo všetko, len nie čiastočne, mŕtve: zjavne tam rástla a kvitla čierna huba obsahujúca melanín, a to aj napriek absolútne smrteľným dávkam radiácie.
Skúška odolnosti v radiačnom laboratóriu
Zvedavý, Arturo Casadevall, profesor mikrobiológie a imunológie na Lekárskej fakulte Alberta Einsteina v New Yorku, vzal na seba týchto čudných preživších. „Považoval som to za veľmi zaujímavé a diskutoval som s kolegami o tom, či tieto huby môžu dokonca samotné žiarenie využívať ako zdroj energie,“ vysvetľuje Casadevall.
Na overenie tejto hypotézy uskutočnil spolu s kolegami sériu testov na troch geneticky odlišných hubách podobných kvasinkám. Všetky obsahovali tmavý pigment melanín. Huby okrem iného vystavili radiácii, ktorá bola 500-násobkom prirodzeného radiácie pozadia. Dva z druhov, Wangiella dermatitidis a Cryptococcus neoformans, nielenže prežili smrteľné žiarenie, ale dokonca rástli podstatne rýchlejšie ako bez rádioaktivity. Ale ako?
Melanín ako kľúčový faktor
To je presne to, čo chceli vedci zistiť v sérii fyzikálno-chemických analýz a skutočne našli to, čo hľadali. Zistili, že smrtiace žiarenie absorbuje tmavé melanínové farbivo. V tomto procese pigment mení svoju elektronickú štruktúru - a tak pravdepodobne spúšťa reťazovú reakciu, ktorá premieňa energiu žiarenia na chemickú energiu a nakoniec tak vytvára vysokoenergetické zlúčeniny.
„Rovnako ako pigment chlorofyl premieňa slnečné svetlo na chemickú energiu a umožňuje rastom a životu rastlín, náš výskum naznačuje, že melanín využíva na podporu rastu plesní ďalšiu časť elektromagnetického spektra, ionizujúce žiarenie,“ vysvetľuje Ekaterina Dadachova, špecialistka na nukleárnu medicínu a spolupracovníčka na štúdii. Toto zistenie je tiež vzrušujúce, pretože pigment sa nachádza v mnohých, ak nie vo väčšine druhov plesní. Biologická úloha farbiva však vždy bola záhadou - až doteraz.
Tajomstvo rastu húb
Okrem rozmanitosti ich výživových stratégií sú huby také úspešné predovšetkým vďaka ich mimoriadne širokej škále možností šírenia. Pretože nie sú spokojní s jedným typom reprodukcie, ale môžu podľa potreby prepínať medzi rôznymi formami sexuálnej a nesexuálnej reprodukcie.
Keď vlákna rastú v kruhoch
Jeden typ nepohlavného rozmnožovania jednoducho rastie bunkovým delením. Takmer všetky huby sú pre nás neviditeľné, ukryté v podpovrchovom povrchu, ktoré neustále vytvárajú nové bunky a vlákna nití. Pretože to, čo si myslíme, že je pre hubu spoločné, sú hnedé alebo zafarbené klobúky hríbov, muchovníkov alebo húb iba špičkou ľadovca. Sú to iba plodnice skutočnej, oveľa väčšej huby, ktorá je ukrytá v podpovrchovom povrchu.
A to pozostáva z kruhovej, navonok sa množiacej siete miliónov mimoriadne jemných, iba zlomkov milimetra hrubých, rozvetvujúcich sa vlákien, hubových hýf. V prípade plesní, napríklad na krajci chleba, je tento kruhový druh nátierky obzvlášť dobre viditeľný. Môže sa však stať viditeľným aj v lese alebo na lúkach: keď huba vytvorí „rozprávkové krúžky“ alebo „čarodejnícke krúžky“.
Kde víly tancujú
V minulosti sa o týchto krúžkoch húb myslelo, že sú to stopy víl alebo čarodejníc tancujúcich v kruhu. Pretože nič nenasvedčovalo tomu, kde inde by mali tieto huby získať svoje špeciálne geometrické usporiadanie. V skutočnosti však nie sú potrebné nijaké magické vplyvy: Pretože víly sú jednoducho výsledkom typického kruhového vzrastu húb hýf v podzemí. Táto podzemná činnosť je často badateľná aj na povrchu. Potom rastúce plesňové nite spotrebujú z pôdy toľko živín, že na trávu a iné rastliny už nezostane dostatok - žltnú a odumierajú.
Diaľnica pre baktérie
Sieť húb však nie je len deštruktívna, práve naopak: Pre niektoré pôdne baktérie vytvára dokonca akúsi diaľnicu, vítanú pomôcku pri prekonávaní prekážok, ako je vzduch alebo nedostatočná vlhkosť v pôde. Mikrobiológ Lukas Y. Wick z univerzity v Lipsku vykonal laboratórne testy, aby pri použití tejto diaľnice zachytil baktérie prakticky pri čine.
Ingrediencie pre experiment: baktéria nazývaná Pseudomonas putida, umelá prekážka vyrobená zo sklenených gúľ, neznečistená pôda so sieťou húb a bez nich a obľúbené jedlo tejto baktérie, chemická látka fenantrén. "Zámerne sme nechali baktérie stúpať proti gravitačnej sile, aby ste nemohli povedať: Mohlo by odtiecť trochu vody a tiahnuť baktérie," vysvetľuje Wick. Baktérie sa v skutočnosti dostali iba na vrchol, kde zemou prebehla sieť húb. V kontrolných pokusoch bez plesní sa však baktérie zasekli.
Obrovská huba z Crystal Falls
Príklad slávnej obrovskej huby neďaleko amerického mesta Crystal Falls ukazuje, aká úspešná môže byť stratégia bezpohlavného šírenia húb. Tu na hranici medzi štátmi Michigan a Wisconsin biológovia náhodne narazili na drevnú hubu, ktorá sa spočiatku objavovala každý deň. Armillaria bulbosa, technický názov pre tento druh Hallimasch.
Bežne sa živí organickým materiálom, jeho „obľúbeným jedlom“ sú korene stromov, pne a mŕtve drevo. Aj keď zdravé, nestresované stromy zvyčajne dokážu čeliť napadnutiu hubami na svojich koreňoch, pre slabé alebo veľmi mladé stromy sa to môže stať osudným: nedostávajú dostatok živín a odumierajú. Pre mnohých obyvateľov oblasti nebola táto huba nijako vítaná, pretože hnedé, lamelárne plodnice „medovej huby“ sú jedlé. Majitelia lesov si to však mohli užiť iba v obmedzenej miere, pretože mladé borovicové stromčeky sa opakovane stali obeťami húb v ich lesoch.
Keď si biológovia uvedomili túto hubu, odobrali rôzne vzorky hýf húb zo širokého okolia, aby pomocou genetických analýz určili počet ohnísk. A vyhodnotenie týchto údajov ukázalo niečo úžasné: Všetky vzorky z oblasti 150 metrov štvorcových jednoznačne pochádzali iba od jedného jedinca! Iba jediná huba sa infiltrovala a svojimi hyfami kolonizovala celú oblasť.
Metuzalém medzi hubami
Hmota hubových nití v podpovrchovej vrstve zodpovedala viac ako sto tonám a blížila sa k hmotnosti vyrástnutej modrej veľryby. V ďalších laboratórnych testoch biológovia skúmali rýchlosť rastu Armillaria a vypočítali, že obrovská huba z Crytstal Falls musí byť stará minimálne 1 500 rokov.
Odvtedy boli objavení ešte väčší zástupcovia takýchto obrovských húb. Jeden z nich, ktorý sa nachádza v Modrých horách vo východnom Oregone, sa rozprestiera na deviatich kilometroch štvorcových - na ploche s veľkosťou 1 665 futbalových ihrísk.
Najväčší suchozemský závod v devóne
Pred 420 až 350 miliónmi rokov vyzeral náš svet veľmi odlišne ako dnes: Vtedy, počas devónu, sa prvé vyššie rastliny práve začali rozširovať po zemi. "V zásade to boli iba stonky." Nemali korene. Nemali listy. Nič z toho nemali, “vysvetľuje C. Kevin Boyce, odborný asistent vied o Zemi na Chicagskej univerzite. Stonožky, bezkrídly hmyz a červy boli prvými zvieratami na zemi; stavovce sa ešte nevyvinuli. „Svet bol vtedy veľmi zvláštne miesto.“
Aj prvé cievnaté rastliny, predkovia všetkých dnešných papradí, ihličnanov a kvitnúcich rastlín, boli dosť chudobné: najväčšie z nich boli vysoké iba sotva meter. Jeden však už vyčnieval nad všetky ostatné: prototaxity. Kmeň vysoký viac ako šesť metrov uprostred nízkej vegetácie. Ale čo to bolo?
Ihličnan, riasa alebo huba?
Presne o tomto sa diskutuje už viac ako storočie. Prototaxity sa najskôr mylne považovali za ihličnan, potom za lišajníky alebo riasy - v každom prípade za jeden z najpodivnejších organizmov, aké kedy žili. Teraz vedci Boyce uskutočnili po prvýkrát chemické analýzy fosílnych pozostatkov prototaxitov, ktoré ukazujú, že to bola skutočne huba.
Tím analyzoval izotopy uhlíka v prototaxitoch a v rastlinách z tej istej éry. Zistilo sa, že pomer uhlíka-12 ku uhlíku-13 v „neznámom obrovskom kmeni“ sa významne líšil od pomeru rastlín - pre vedcov je to jasný dôkaz, že to nemôže byť rastlina. Naopak, väčší rozsah variácií v pomeroch izotopov je typický pre zvieratá aj pre plesne. Takže prototaxia musela byť huba.
"Nech už je argument akýkoľvek, ľudia vždy hovoria, že je to šialené," povedala Boyce. "Šesť metrov vysoká huba jednoducho nemá zmysel." Ale rovnako malá šesť metrov vysoká riasa, a predsa tu je fosília. ““
Obrovský vzrast vďaka nedostatku predátorov?
Otázkou stále zostáva, prečo by v tom čase mohla huba dosahovať také obrovské rozmery. „Zaujímalo by ma, či by to mohlo pomôcť prototaxitom rozšíriť svoje ostruhy obzvlášť široko,“ hovorí Carol Hottonová tiež z Národného prírodovedného múzea v Chicagu. „To mu umožnilo kolonizovať močaristé biotopy, ktoré boli pre neho vhodné, a ktoré boli potom rozptýlené v krajine.“
Relatívne jednoduché devónske ekosystémy neobsahovali nič, čo by bránilo dlhodobému postupnému rastu plesní. Pretože bylinožravé suchozemské zvieratá sa ešte nevyvinuli. Dinosaury tiež prišli neskôr. V našom modernom svete by však prototaxity nemali šancu. Pretože jeho extrémne pomalý rast bránil aj tomu, aby sa dokázal rýchlo spamätať z neúspechov alebo poškodení.
Prežitie a šírenie prostredníctvom spór plesní
S rastom prostredníctvom hýf nie sú možnosti šírenia húb v žiadnom prípade vyčerpané. Ďalšia stratégia zaručuje ich prežitie, najmä v prípade nepriaznivých podmienok prostredia: Mnoho druhov húb môže spôsobiť zvláštne formy perzistencie a šírenia, spóry. Vznikajú buď v dôsledku sexuálneho rozmnožovania, alebo vo väčšine prípadov nepohlavne, bez „pomoci“ partnera. Výsledné spóry húb sú vyzbrojené takmer proti všetkému. Bez problémov odolávajú dehydratácii, teplu i chladu a v zemi dokážu prežiť roky.
Oheň pripravuje cestu
Niektoré druhy húb sa skutočne prebudia až po katastrofe: takzvané požiarne huby alebo fenoikoidy. Niektoré z nich potrebujú stimul tepla, aby sa ich spóry spiace v zemi vôbec stali aktívnymi, iným prospieva skutočnosť, že oheň prakticky sterilizuje najvyššie vrstvy pôdy a eliminuje tak veľkú časť ich nepríjemných bakteriálnych konkurentov.
Posledné menované používajú napríklad huby rodu Pyronema: Po lesných požiaroch v Severnej Amerike a Austrálii sú čerstvo spálené oblasti zvyčajne znovu a znovu zakryté drobnými, iba asi jeden milimetrom veľkými, svetloružovými plodnicami týchto húb. Podľa najnovších zistení z spálenej zeme dokonca ťažia dvakrát: na jednej strane je takmer bez baktérií, na druhej strane oheň posunul pôdnu chémiu do zásaditého rozsahu - a to je presne to, čo Pyronema veľmi miluje.
Vrhače ostroží
Mnoho húb tiež využíva svoje spóry na šírenie na väčšie vzdialenosti - ďalej, ako by to bolo v prípade plesňových nití možné. Pilobolus, huba, ktorá žije na kravskom truse, používa na šírenie svojich spór typ tlakovej odstredivky. Zvyšujúci sa tlak kvapaliny v stonke jej jemných, priehľadných plodníc odstreľuje špicu huby, ktorá je pokrytá čiernymi výtrusmi, a katapultuje ju až na 2,5 metra rýchlosťou okolo 10,8 metra za sekundu.
Sphaerobolus stellatus, v angličtine tiež známy ako „Cannonball Fungus“, dosahuje ešte väčšie vzdialenosti: žlto-žlté plodnice tejto huby, ktoré žijú na dreve, sú len dva milimetre malé, ale bolia ich spórové balíčky až šesť metrov. V nezrelom stave, pripomínajúcom uzavretú guľu, sa plodnice neskôr roztrhli a celý vnútrajšok gule vybuchol výbušne nahor. Vnútorná stena gule sa obráti naruby ako rukavica a vystrelí spórový balíček v smere svetla.
Hnedočierne spóry sa dokonca lepia na hladké povrchy a v extrémnych prípadoch pokrývajú steny, okná alebo žalúzie škvrnitým a ťažko odstrániteľným povlakom. Tu môžu prežiť dlho bez straty svojej zárodočnej sily. Ak sa však stretnú so sľubným substrátom bohatým na živiny - s drevom nedostatočne chráneného okenného rámu alebo s lesnou podlahou -, potom sú spory vo svojom živle. Po krátkom čase vyklíčia, vytvoria hýfy a cyklus plesňového života sa začína odznova ...