Как грибочки стали волшебными

Gymnophilus luteoviridis, один из галлоциногеновых грибов

Как классно работалось американским ученым в 1950–60-х, когда галлюциногены вроде ЛСД и псилоцибина легко можно было достать вполне легально, вспоминает Джейсон Слот. Десятки исследований тогда были профинансированы из федерального бюджета в надежде, что психотропные вещества помогут вылечить психические расстройства. Но в 1970 году гномик Ричард Никсон запретил использование, продажу и транспортировку психоделиков, и все работы были свернуты в трубочку. Научная карьера могла пойти под откос, если бы тебя, утенок, уличили в исследовании галлюциногендальф, уверяет Слот.

Тут он приходит в себя и осознает, что в те времена его даже на свете не было и все воспоминания ему просто привиделись. Он миколог в Университете штата Огайо (США). По молодости он пробовал волшебные грибы – именно они подвигли его к научной деятельности.

«Это помогало мне думать более текуче и менее принужденно, – рассказывает он. – Кроме того, усилилась восприимчивость к природным паттернам». Вдохновленный своими новыми способностями, он решил вернуться к учебе и стал изучать эволюцию, а позже занялся теми самыми грибами, которые однажды попробовал. «Я осознал, как ничтожно мало мы до сих пор знаем о генетике и экологии столь исторически важной субстанции», – говорит Слот.

Зачем вообще грибы выделяют галлюциногены? Явно же не для того, чтобы радовать людей яркими впечатлениями. Эти грибы существовали на Земле задолго до людей. Так почему же у них развилась способность производить псилоцибин? И почему столь многие из них умеют это делать? Около двух сотен видов грибов «волшебны», при этом они не слишком-то родственны – порядком разбросаны по грибному эволюционному древу, и у любого из них есть негаллюциногенные родственники. «Есть белые грибочки, есть рыжие, есть серо-буро-малиновые, есть даже лишайник – и разделены они десятками миллионов лет эволюции!» – дивится Слот.

Возможно, все эти волшебные грибочки научились производить псилоцибин независимо друг от друга. Быть может даже, что все грибы когда-то умели, но большинство их потомков позже утратили эту способность. Но Слот полагает, что это маловероятно. Скорее всего, дело в горизонтальном переносе генов, считает Слот.

Иногда, вместо того чтобы унаследоваться «вертикально», от предка к потомку, шальные гены перескакивают «горизонтально» от одного организма к другому, неродственному. Такой горизонтальный перенос широко распространен в мире бактерий и архей, но у эукариотов – животных, растений и грибов – он достаточно редко происходит, хотя в последнее время ученые узнают о подобных примерах все больше и больше. Слот и сам обнаружил парочку генных перескоков у своих подопечных: вот генный кластер, помогающий усваивать нитраты, перенесся от древнего базидиомицета к предку аскомицета Trichoderma reesei; а вот кластер, отвечающий за синтез токсина стеригматоцистина, перешел от предка плесени Aspergillus nidulans к предку неродственного гриба Podospora anserina. Может, псилоцибиновые гены тоже когда-то устроили путешествие по грибному царству, одарив различные виды галлюциногенной силушкой?

Чтобы это выяснить, научная группа Слота занялась поиском психоделических генов – тех, что присутствуют у различных «волшебных» грибов, но отсутствуют у их «магловских» родственников. Был обнаружен кластер из пяти генов, которые, судя по всему, отвечают за производство всех ферментов, необходимых для синтеза псилоцибина из химических предшественников. Проанализировав распределение этих генов по эволюционному древу грибов, ученые поняли, что они, скорее всего, прыгали кластером, потому-то и располагаются в одном и том же порядке в ДНК разных галлюциногенных грибочков.

Впервые эти гены, видимо, появились у грибов, которые специализируются на разложении гниющей древесины или животных фекалий. Оба ресурса привлекают к себе внимание многих насекомых, которые подъедают у грибов эту смердящую вкуснятину. Так что, возможно, псилоцибин изначально служил для одурманивания членистоногих конкурентов. У насекомых, так же как и у людей, есть серотониновые рецепторы, на которые воздействуют психоактивные вещества, вызывая отдачу в мозг. Так что вполне вероятно, что псилоцибин заигрывает и с их нервной системой. Правда, неизвестно, глючит ли насекомых так же, как нас. Но аппетит, как показывают эксперименты, у них снижается.

Заполучив в свой арсенал психотронное оружие, те грибы, по-видимому, смогли одержать верх над конкурентами и стали вовсю процветать в восхитительном мире навоза и гнили. Другие виды тоже решили не оставаться в стороне и позаимствовали у сметливых грибочков волшебные гены. Только не совсем ясно, как это происходило. Некоторые микологи полагают, что грибы время от времени обнимаются друг с дружкой гифами, клетки при этом сливаются, и из одной в другую вальяжно переползает полезный кусочек ДНК. Но Слот больше склоняется к мысли, что грибы высасывают ДНК из почвы в минуты стресса. Так или иначе, гены псилоцибина распространяются по разным эволюционным линиям.

Вот только действительно ли это псилоцибиновые гены? Все описанное выше – это предположения, основанные на косвенных свидетельствах. Псилоцибин по-прежнему жестко контролируется в лабораторных исследованиях, так что доказать, что именно этот генный кластер отвечает за производство психоделика у грибов, Джейсон Слот пока что не может. Может статься, что все его исследование – не более чем глюк.

Источник batrachospermum

Текст: Виктор Ковылин. По материалам: The Atlantic
Научная статья: bioRxiv (Reynolds et al., 2017)