Ciupercile neutralizează apărarea molidului cu ajutorul ribozei
O echipă de cercetare de la Institutul Max Planck pentru Ecologie Chimică a descoperit o strategie necunoscută până acum prin care anumite ciuperci neutralizează compușii chimici de apărare ai molidului. Aceste ciuperci sunt introduse în arbori de gândacii de scoarță, iar succesul lor le facilitează insectelor invadarea copacilor. Studiul, publicat în The ISME Journal, arată că multe dintre ciupercile asociate gândacilor pot metaboliza apărarea chimică a molidului și se pot răspândi rapid prin scoarță.
Molidul are o apărare chimică extrem de eficientă împotriva ierbivorelor și agenților patogeni. Țesutul viu al scoarței, numit floem, este printre cele mai bine protejate țesuturi vegetale și conține compuși fenolici care pot reprezenta până la 5% din greutatea uscată a scoarței. Cu toate acestea, numeroase ciuperci reușesc să colonizeze acest țesut.
Riboza transformă substanțele toxice în compuși stabili
Folosind tehnici de biologie moleculară și analize chimice, cercetătorii au cultivat diverse ciuperci pe scoarță de molid și pe medii de cultură artificiale. Au descoperit că unele ciuperci produc compuși noi, necunoscuți anterior, dar numai în prezența substanțelor chimice din molid. Analizele prin rezonanță magnetică nucleară (RMN) au permis determinarea structurii exacte a acestor compuși.
În timp ce unele ciuperci descompun compușii toxici de apărare ai molidului, produșii rezultați rămân toxici. Doar două specii merg mai departe, atașând riboza — o moleculă simplă de zahăr cu cinci atomi de carbon — la acești produși de degradare. Procesul, cunoscut sub numele de ribozilare, reduce toxicitatea și împiedică reactivarea substanțelor toxice de către metabolismul altui organism.
„Una dintre marile provocări a fost identificarea componentei de zahăr a moleculei ca riboză, și nu glucoză sau alt zahăr”, a declarat Baoyu Hu, doctorand la institut și coautor al studiului. Datele analitice au arătat că era vorba de o pentoză, dar nu au putut distinge între riboză, xiloză și arabinoză, care au aceeași masă moleculară. Numai analizele extinse de RMN au confirmat prezența ribozei și configurația sa exactă.
Doar două specii dintre cele douăsprezece analizate au această capacitate
Cercetătorii au examinat 12 specii de ciuperci asociate gândacilor de scoarță, inclusiv unele care nu sunt transmise de aceștia. Doar două specii, Coprinellus radians și Cylindrobasidium ipidophilum, au prezentat capacitatea de ribozilare. Aceasta ar putea fi explicată prin costul energetic ridicat al procesului: ciuperca trebuie să „sacrifice” riboză pentru detoxifiere, ceea ce i-ar putea afecta creșterea. Ciuperca cu cea mai puternică capacitate de ribozilare s-a dezvoltat cel mai bine pe scoarța de molid, ceea ce sugerează că această abilitate îi oferă un avantaj crucial de supraviețuire.
Ribozilarea este mai puțin comună și mai puțin studiată decât alte modificări ale zahărului, precum glucozilarea. „Bănuim că a fost trecută cu vederea până acum pentru că majoritatea cercetătorilor presupuneau că detoxifierea implică atașarea glucozei”, a explicat Yoko Nakamura, asociat de cercetare în Departamentul de Biosinteză a Produselor Naturale, care a realizat analizele RMN.
Un consorțiu fungic ar putea fi cheia colonizării molidului
Rolul ciupercii Cylindrobasidium ipidophilum, găsită în galeriile gândacilor de scoarță, rămăsese neclar până acum. Studiul dezvăluie nu doar capacitatea sa de a neutraliza apărarea molidului, ci și mecanismele din spatele acestei detoxifieri. Prin neutralizarea substanțelor de apărare, această ciupercă favorizează creșterea altor ciuperci asociate gândacilor.
„Dacă aceste ciuperci descompun diferite părți ale sistemului de apărare al molidului, ele ar putea forma împreună un consorțiu care învinge mecanismele de apărare ale arborelui, deținând astfel cheia colonizării cu succes de către gândacul de scoarță”, a declarat Jonathan Gershenzon, director al Departamentului de Biochimie.
În viitor, cercetătorii intenționează să identifice enzima responsabilă de ribozilare și să stabilească dacă această capacitate există și la alte specii de ciuperci. De asemenea, vor să determine dacă ribozilarea influențează compoziția microbiomului din galeriile gândacilor și, implicit, fitnessul acestora. Aceste descoperiri ar putea ajuta sectorul forestier să dezvolte noi strategii de control al infestărilor cu gândac de scoarță, de exemplu prin modificarea selectivă a comunităților microbiene din interiorul molizilor.
