Текст книги "Таинственная жизнь грибов. Удивительные чудеса скрытого от глаз мира"

Грибы пустыни

Мы по привычке ассоциируем рост грибов с достаточной влажностью окружающей среды и поэтому не ожидаем найти грибы в пустыне, но именно в столь экстремальных условиях они показывают, какой потенциал выживания в них таится. В жарких сухих областях, а также в ледяных пустынях Арктики и Антарктики грибы успешно противостоят самым неблагоприятным условиям среды. Грибы живут в соленых, кислых, метаносодержащих, ядовитых и прочих средах, считающихся непригодными для жизни: практически во всех этих условиях находят экстремофилы (Extremophile), живые существа, которые прекрасно чувствуют себя именно в таких условиях обитания.

Это приводит к возникновению весьма интересных феноменов. В Каракумах, одной из пустынь Центральной Азии, покрывающих почти всю территорию Туркменистана, где за год выпадает меньше 150 миллиметров осадков на один квадратный километр, в мае 1976 года за короткий период времени выпала годовая норма осадков. Вскоре после этого многие туркмены начали проводить свободное время в пустыне, собирая грибы. Типичный гриб для этой местности – подаксис пестичный, родственник шампиньона, напоминающий белый навозник. Впрочем, в больших количествах тогда повылезали и обычные шампиньоны огромных размеров – до полукилограмма весом.

Исключительно термофильные, то есть теплолюбивые грибы, которые хорошо себя чувствуют при температурах от 20 до 50 °C, среди грибов немногочисленны [3], но все же такие грибы существуют, и часто названия видов выдают эту их особенность: Talaromyces thermophilus, Thermoascus auranticus или Chaetomium thermophile. Лавры рекордсмена принадлежат грибу Thermomyces lanuginosus, который великолепно растет при температурах до 62 °C. Совместно с такими грибами растут и экстремофильные растения. С партнерами-грибами эти растения переносят самые засушливые и жаркие периоды лучше, чем без них. В геотермальных почвах, как, например, в Йеллоустонском национальном парке, обитают грибы, благодаря которым появляется возможность выживания там и растений. В 1999 году ученые выделили из почвы с температурой в 70 °C 16 видов грибов, которые начали активно расти, когда их перенесли в среду с температурой 55 °C. В этой среде при постоянной температуре почвы 55 °C и выше процветает трава Dicanthelium lanuginosum. В этом растении обитает гриб-симбионт, который обеспечивает возможность ее существования. В таких экстремальных ситуациях тем более справедлив лозунг: «Вместе мы сильнее!»

Каждый из нас – биотоп?

Грибы вездесущи, и не только в окружающей нас среде, но и в нас самих. Нам едва ли удастся избавиться от них, потому что мы вдыхаем их с воздухом и поглощаем с пищей. В известной степени грибы – это часть нас самих, но самое главное, чтобы они не заняли главенствующее положение. Согласно данным современной науки, на одну из 30 миллиардов клеток нашего тела приходится по крайней мере один «чужеродный» организм. Таким образом, мы, как и всякое высшее живое существо, представляем собой своего рода зоологический, ботанический и микологический сад. «В полости рта плавает миролюбивая ротовая амеба Entamoeba gingivalis, – было написано в одной, опубликованной в Spiegel, статье, – в порах кожи лица благополучно обитает мелкий клещ, угревая железница, Demodex folliculorum. Вши и комары, грибы, простейшие, вирусы, клопы, черви, клещи заполняют до краев этот биотоп на двух ногах».

Но мало и этого: «Почти на двух квадратных метрах нашей кожи живет столько же микробов, сколько людей на Земле. С 1 000 000 000 000 (одним триллионом) живых существ в одном грамме кишечного содержимого человеческий толстый кишечник должен считаться местом с самой высокой плотностью населения на нашей планете».

Каждый из нас является биотопом для триллионов живых организмов, которые в лучшем случае живут между собой в гармонии. Мы сами – суперорганизм, который может жить только потому, что бесчисленные мелкие элементы помогают большой совокупности; и во всех важных событиях решающую роль играют грибы [4] – без них их место заняли бы другие микроорганизмы и, вероятно, вызвали бы у нас какие-то болезни. Отдельные области нашего тела напоминают жизненные пространства, обладающие биологическим разнообразием и микоценозами (сообществами грибов). Самое большое количество грибов на нашем теле – и это вряд ли кого-то удивит! – находится на ступнях ног.

Естественно, грибы – кстати, и на ступнях тоже – не всегда выступают нашими милыми помощниками. Иногда ситуация в биотопе организма выходит из равновесия, а мы, как правило, не желаем ничего знать обо всех кишечных, вагинальных, системных микозах, о микотоксикозах. В мире до полутора миллионов человек в год умирают от грибковых инфекций. В настоящее время известно около 200 различных микозов, то есть болезней, вызванных грибами [5], и лишь немногие врачи обладают обширными знаниями об этих заболеваниях, что едва ли может успокоить пациентов. Однако «заболевания, обусловленные грибами, продуктами их обмена или содержащимися в них ядовитыми веществами, могут возникать только при нарушении естественного равновесия. Это касается не только людей, но и самой природы», как утверждается в бюллетене группы самопомощи для пациентов, страдающих грибковыми заболеваниями и синдромом хронической усталости.

Когда продукты обмена веществ – благо

Грибы вездесущи, и, если использовать их правильно, они могут помочь нам в совершенно неожиданных областях. Так, например, грибные ферменты сегодня находят самое разнообразное применение в промышленности. Коктейли из грибных ферментов применяют в производстве солнцезащитных очков, текстиля, косметики и моющих средств. Такое применение, например, позволяет улучшить свойства моющих средств – получать лучшие результаты при более низких температурах стирки. Для того чтобы этого добиться, используют грибы и их ферменты, которые действуют как превосходные растворители грязи.

Вас раздражают жирные пятна? Значит, вам нужен гриб из рода фузариум (Fusarium), относящийся к аскомицетам (Ascomycota). Представители этого отдела в царстве грибов растут преимущественно в тканях растений, например зерновых или иных продовольственных растений, причем аскомицеты могут убить своего хозяина. В реакторах химических заводов производителей моющих средств эти грибы используются для производства липазы – фермента, растворяющего жиры. Есть у аскомицетов и подкрепление в виде аспергилл (Aspergillus) – рода грибов, включающего более 350 видов плесневых грибов, которые, как правило, обитают на разлагающихся органических остатках и играют поэтому выдающуюся роль в круговороте веществ в экосистемах Земли.

Виды грибов рода Trichoderma – это грибы, которые широко распространены в почве, растениях, разлагающихся растительных остатках или древесине. В почве, в области распространения корней, они выполняют важнейшую задачу, связывая между собой растения, другие микроорганизмы и почву. Из этих грибов производители моющих средств извлекают целлюлазу – фермент, обладающий способностью расщеплять целлюлозу на ее элементарные строительные блоки. Этот список можно продолжить. Для каждого вида пятен существует свой фермент. Без грибов чистая стирка была бы невозможна.

Плесневые грибы как спасители жизни

Грибы годятся не только для получения идеального результата стирки. В медицине они служат одним из средств, спасающих жизнь. 28 сентября 1928 года шотландский бактериолог Александр Флеминг установил, что гриб рода пеницилл (Penicillium), который случайно попал в культуру стафилококка, обладает свойством убивать бактерии. Это открытие ознаменовало революцию в медицине. Прошло очень немного времени, и был получен первый антибиотик – пенициллин. Этот антибиотик, как и многие другие, полученные позднее, позволил сохранить жизнь сотням миллионов людей.

Однако теперь нам грозит другая напасть. Избыточное, регулярное и слишком распространенное применение антибиотиков, прежде всего в кормах для скота, привело к попаданию их большого количества в сточные воды, так как биологически активные медикаменты не до конца распадаются в организмах людей и животных. Оттуда антибиотики попадают в Мировой океан, где мы обнаруживаем их в организмах рыб и других живых существ. Бактерии приняли этот вызов и начали вырабатывать у себя устойчивость к антибиотикам. Это врожденная способность бактерий, которую они развили у себя для защиты и адаптации к экстремальным условиям внешней среды.

Так, например, стрептомицеты (род Streptomycetes), обитающие в почве бактерии, резистентны не только в отношении многих токсинов окружающей среды, но и практически ко всем, применяемым в настоящее время антибиотикам. Как правило, они устойчивы и в отношении веществ, которые вырабатывают сами. Но что это означает для нас с вами? В настоящее время исходят из того, что из-за неэффективности примененных антибиотиков каждый год в Европе умирают 25 000 человек. Другие источники указывают, что уже в 2005 году три миллиона европейцев были инфицированы бактериями, резистентными ко всем известным антибиотикам. Открытое нобелевским лауреатом Флемингом чудо-лекарство обратилось против тех, кому должно было помочь. Бактерии защищаются, уже 90 лет ведя с нами биологическую войну. Банальные заболевания, побежденные, как нам казалось, антибиотиками, теперь снова могут заканчиваться фатально. Нам может грозить отступление медицины на сто лет назад.

Не придут ли нам снова на помощь грибы? [6] Такое вполне может случиться, ибо число активных веществ, содержащихся в грибах, поистине не поддается подсчету. Один вид гриба может содержать более 1000 веществ, а мы уже знаем, что на Земле существуют около 1,5 миллиона видов грибов.

Смогут ли грибы стать воплощением «медицинского чуда» и почему в Европейском союзе они больше не считаются лекарствами, мы рассмотрим в отдельной главе.

Грибы франкенштейны: как грибы-паразиты превращают насекомых в зомби

Здесь я расскажу еще одну страшную сказку из сырого леса, которая покажет, что гриб не всегда бывает нашим другом. Муравей-древоточец из рода Camponotus бродит по джунглям в поисках пропитания. Под одним листком он застывает как вкопанный. Если бы это был фильм ужасов, то объектив камеры поднялся бы под углом кверху. На нижней поверхности листа висит высосанный остов сестры нашего муравья, которая проходила здесь пару дней назад – тоже в поисках пропитания.

Несчастная была коварно и незаметно инфицирована микроскопически малыми спорами грибов из рода Ophiocordyceps, а два дня спустя покинула свою колонию в кроне леса. Мышцы жертвы уже ослабли, у нее начались судороги, и поэтому она смогла лишь спуститься вниз, но взобраться назад, в крону, под защиту семьи, была уже не в состоянии. Гриб завладел мозгом муравья и вынудил его взбираться только на низкие растения, чтобы вгрызться в лист на высоте около 25 сантиметров. Из этого места муравей уйти уже не сможет, потому что оно оптимально для обитания и размножения «зомбирующих грибов». Гриб вводит в тело муравья ядовитый коктейль, от которого насекомое погибает спустя шесть часов. При температуре от 20 до 30 °C и при влажности 95 % нити гриба начинают прорастать в ножки муравьиного трупика, чтобы он не упал с нижней поверхности листа. В ходе этого процесса из головы мертвого муравья прорастает длинная ножка с плодовым телом на конце. Целую неделю гриб питается внутренними органами животного, а панцирь использует для своей защиты. Вновь образованное плодовое тело рассыпает споры на ищущих пищу муравьев, которых отныне тоже ожидает судьба зомби.

Коварные грибы встречаются и в наших широтах

Чтобы наблюдать за работой таких грибов-разбойников, нам не обязательно ехать в джунгли. Даже в наших родных лесах грибы-убийцы применяют разнообразные охотничьи приемы и механизмы ловли, достойные запечатления в фильме ужасов. Гриб Polyphagus euglenae «нападает» на эвглену и высасывает ее. Грибы плавают по поверхности воды и длинными тонкими гифами захватывают другие одноклеточные организмы. В воде ли, в почве ли, процесс выглядит, в принципе, одинаково: такие мелкие организмы, как филярии (нематоды) и амебы, повисают, захваченные клейким веществом, выделяемым мицелием. Особенно причудливо выглядит применение лассо: гриб Zoophagus tentaculum образует из гифы маленькие петли, которыми ловит нематод. От прикосновения происходит раздражение рецепторов гифы, и петля затягивается, прочно захватывая добычу. После этого гриб медленно врастает в жертву и переваривает ее с помощью специальных ферментов.

Необычный способ питания этих грибов – старое изобретение эволюции, что доказывают находки, зафиксированные в янтаре, где запечатлелись этапы доисторической драмы: в янтаре застыл живший 100 миллионов лет назад гриб – пожиратель нематод – нематофаг.

Между прочим, и наш хороший знакомый – белый навозник, который осенью массово появляется практически везде, являясь самым распространенным городским грибом, тоже не лишен коварства (если даже отвлечься от того, что в сочетании с алкоголем он становится просто ядовитым). Собственно, этот гриб – сапрофит, то есть он питается мертвыми органическими остатками, но при этом не брезгует и нематодами. Под землей навозник образует мелкие шаровидные структуры с колючими выростами, ядовитый секрет которых обездвиживает червяков, а затем навозник в течение нескольких дней их переваривает.

В этом грибы мало отличаются от растений, плотоядные виды которых часто появляются на бедных азотом почвах. Потребляя мертвую и живую плоть, они возмещают недостаток азота в своем меню. Науке уже известно более 160 видов плотоядных, так называемых хищных грибов, и наверняка это далеко не полный список – есть еще и не открытые виды такого рода. Но грибы способны не только поставлять сюжеты для фильмов ужасов.

Гениальные градостроители: какую пользу получают автомагистрали от грибов слизевиков

Когда смотришь на карту с нанесенными на нее шоссейными, железными дорогами и трубопроводами, на первый взгляд картина представляется весьма хаотичной, но затем начинаешь находить в ней определенную логику. Как правило, она заключается в том, чтобы проложить магистраль между двумя населенными пунктами по кратчайшему пути. При этом следует учитывать условия местности и другие факторы, включая исторические, влияющие на конфигурацию прокладываемых дорожных сетей. Результат поиска решения не всегда бывает оптимальным. Грибы слизевики (которые, правда, в настоящее время уже не относят к грибам) могут в данной ситуации выступить планировщиками инфраструктуры.

В поисках оптимального планирования дорожного строительства специалисты используют ландшафтные модели, изготовленные из плодородной почвы, расставляют в нужных местах кусочки древесины, «зараженные» грибами, и создают условия для их роста. Теперь можно спокойно откинуться на спинку стула, скрестить руки на груди и ждать. Таинственные микроорганизмы выбрасывают во всех направлениях нити, прощупывают почву, и, если результат оказывается неудовлетворительным, нить втягивается назад и поиск пути начинается сначала. У этих микроорганизмов давний опыт – он насчитывает сотни миллионов лет, – а это большое преимущество перед инженерным искусством, у которого за плечами в лучшем случае 100–150 лет. Слизевики решают поставленную перед ними задачу в течение сорока восьми часов.

Особенно прилежным помощником выступает физарум многоголовый (Physarum polycephalum). Этот легко культивируемый модельный организм с крупными клетками, который используется для исследований подвижности, роста и дифференцировки клеток. Самый крупный экземпляр этого вида является одновременно самым крупным одноклеточным существом в мире: в 1987 году боннские ученые вырастили физарум размером 5,54 квадратного метра. Уже на рубеже нового тысячелетия ученые доказали, что этот гриб умеет находить кратчайший путь между двумя точками садового лабиринта, выказывая способность уравновешивать избыточность и эффективность. Ученые одного японского и одного английского университета даже ухитрились создать шестиногого робота, которым управлял этот гриб слизевик!

Британские ученые построили британскую дорожную сеть с помощью слизевых грибов и одновременно сделали поразительное открытие: очень часто это таинственное, не поддающееся классификации существо, образно говоря, принимает такие же решения, как и его коллеги-инженеры, принадлежащие к роду человеческому. Часто гриб находит логически обоснованный кратчайший путь между двумя точками, при этом весьма разумно соединяя перемычками главные магистрали. Если главная магистраль разрушается, то движение расстраивается лишь частично. Биологические системы, таким образом, учат нас, какая избыточность необходима, например, в строительстве дорожных сетей для того, чтобы в критической ситуации не наступил транспортный коллапс.

Биомелиорация: грибы очищают отравленную почву

Грибы не только способны планировать строительство дорог, но могут выступать и в роли специалистов по повторной утилизации. На территории заброшенных промышленных предприятий и автозаправочных станций никогда не будут благоухать цветы, если не предпринять нужных мер. В почве таких территорий накапливается больше ядов, чем на местах разлития нефти, и среди этих веществ – чрезвычайно ядовитые продукты переработки нефти, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).

Однако здесь на передний план выступают наши друзья: древесные опилки смешивают со специально отобранными грибами и в большом количестве распыляют на пораженные участки почвы. Грибы невозбранно вытягивают во всех направлениях свои нити, распространяются глубоко в почву. Помимо опилок, грибы начинают пожирать и сложные углеводороды. Год спустя в этом месте обнаруживаются дождевые черви и начинает расти трава. Очень скоро возвращаются и цветы. Волшебными словами здесь выступают биологическая санация или биологическая мелиорация. Слово «мелиорация» происходит от латинского слова melior, означающего «лучше». Живые организмы вступают в игру, для того чтобы биологически очистить от яда загрязненные и содержащие вредные вещества экосистемы. Таким способом были очищены почвы в Юго-Восточной Польше, промышленном сердце страны. Благодаря парам цинка, свинца, кадмия и ртути над страной витало дыхание смерти. В этих местах не растет даже трава – до тех пор, пока в действие не вступают грибы. Трава образует с грибами арбускулярную микоризу, которая освобождает почву от тяжелых металлов. Подземные гифы буквально высасывают металлы из почвы, и они откладываются в ткани корня, туда, где обитает грибная часть эндомикоризы. Яд хранится там и не может теперь проникнуть в надземную часть растения.

Грибы – мастера утилизации отходов, и едва ли существует что-нибудь, способное избежать их аппетита. Среди грибов встречаются даже такие узкие специалисты, которые способны лакомиться керосином и забивать фильтры горючего в самолетах. В США, в военных самолетах было обнаружено 23 вида грибов, получивших наименование «керосинщиков». Эти грибы очень вольготно чувствуют себя в системе подачи керосина и в фильтрах.

Вывод ясен: мы ни в коем случае не должны недооценивать грибы. Они причиняют миллиардные убытки, так как уничтожают древесину, кожу, текстиль, бумагу, продовольствие и все возможные и невозможные материалы; они угрожают растениям, животным и людям (а также другим грибам), вызывая различные заболевания и аллергические состояния; они продуцируют ядовитые вещества, предположительно являются причиной некоторых форм рака, они убили миллионы людей, они становятся главной причиной болезней растений, иногда уничтожая урожаи на корню.

Но тем не менее наш прекрасный мир и его чудесная природа таковы только благодаря грибам, без которых немыслима ни одна экосистема. И именно грибы являются тем средством, с помощью которого можно исправлять вред, причиненный экосистемам нами, людьми. В этом деле грибы и люди выступают как партнеры.

Теперь мы постараемся ответить на вопрос о том, как и когда состоялось знакомство людей с этими загадочными созданиями.

4. Пиво, хлеб и глубокая древность
Как начались наши отношения с грибами

…любовь превращает человеческое сердце в грибницу, в пышный и бесстыдный сад, где вырастают загадочные и дерзкие грибы.

Кнут Гамсун

Все отношения имеют свою историю, ибо они когда-то и каким-то образом начинаются. Если это начало отстоит от нас очень и очень далеко, наши представления о нем размываются. То же самое можно сказать и об отношениях грибов и людей.

Отношения с грибами начались сотни тысяч лет назад или даже больше – уже во времена первых гоминид. На всех этапах долгого развития от первых человекоподобных существ до конечного результата, который мы гордо именуем человеком разумным (Homo sapiens), наши предки не только видели грибы, они использовали их, так же как использовали растения и животных, и судили о них в соответствии с их полезностью. Еще и сегодня мы можем наблюдать, что предположительно стояло у истоков нашего отношения к грибам.