Мхи долго считались исключением среди наземных растений, поскольку не формируют подземных симбиозов с грибами, в отличие от большинства видов, обменивающих сахара на труднодоступные питательные вещества. Новое исследование, проведённое в пустынных районах Калифорнии, поставило это представление под сомнение. Работа опубликована в журнале New Phytologist.
Группа под руководством Киан Келли из Калифорнийского университета в Риверсайде изучала образцы пустынного мха, собранные с вулканических пород и гранитных почв в пустынях Мохаве и Сонора, где температура летом регулярно превышает 37 градусов. Отдельное внимание уделялось биокоркам — тонким почвенным сообществам, где мхи, бактерии, водоросли и грибы образуют стабилизирующую поверхность.
Для сравнения исследователи взяли образцы и из более влажных прибрежных зон, чтобы охватить разные климатические условия. Соавтор работы Джейсон Стайич, профессор микробиологии и фитопатологии, исходно разделял общепринятую точку зрения о том, что мхи не взаимодействуют с грибами.
Для проверки гипотезы образцы мха подвергли поверхностной стерилизации, после чего ткань измельчили и проанализировали на наличие грибной ДНК. Такой подход позволял выявить организмы, находящиеся внутри тканей, а не на поверхности.
Результаты показали присутствие арбускулярных микоризных грибов (АМФ), которые обычно образуют симбиоз с высшими растениями, помогая им получать фосфор и азот в обмен на углерод. Обнаруженный внутри стерилизованного мха материал отличался от почвенных образцов рядом с ним, что снизило вероятность случайного загрязнения, поскольку АМФ не способны существовать без живого растения-хозяина.
Дополнительное подтверждение получено при микроскопическом анализе с использованием грибоспецифического красителя. В клетках пустынного мха Trichostomopsis australaceae были выявлены разветвлённые грибные структуры, напоминающие те, что формируются в корнях сосудистых растений. У мхов отсутствуют корни, однако наблюдаемые образования получили название «арбускулоподобных».
По словам Киан Келли, в прибрежных образцах концентрация АМФ оказалась выше, чем в крайне засушливых районах Мохаве, а внутриклеточные структуры в наиболее сухих пробах не фиксировались. Это указывает на возможную зависимость состава грибных сообществ от уровня засушливости.
Исследователи связывают это с тем, что часть грибов лучше адаптируется к жаркому и сухому климату. Ранее уже было показано, что разрушение биокорок из-за потепления и механических нарушений приводит к эрозии почв и потере углерода в засушливых регионах.
Полученные данные также вписываются в представления об эволюции наземных растений, где грибные симбиозы могли играть роль ещё около 470 миллионов лет назад. Мхи долго оставались вне этой схемы, однако новые результаты возвращают их в контекст ранних форм взаимодействия растений и грибов.
Подтверждение полноценного симбиоза требует доказательств обмена питательными веществами между мхом и грибами, а не только структурных признаков. При этом потенциальное влияние таких связей выходит за пределы фундаментальной биологии. Если грибы действительно повышают устойчивость мхов к засухе, их можно рассматривать как инструмент восстановления повреждённых биокорок в условиях потепления пустынь.
Из более чем 10 000 известных видов мхов большинство не изучалось на наличие внутренних грибных симбионтов, что оставляет открытым вопрос о масштабе подобных скрытых взаимодействий в природе.
