Искусственный синтез лишайника

Первая удача на этом поприще принадлежит Е. Томасу, который в 1939 году в Швейцарии получил из мико- и фотобионтов лишайник кладония крыночковидная с хорошо различимыми плодовыми телами. В отличие от предыдущих исследователей, Томас проводил синтез в стерильных условиях, что внушает доверие к полученному им результату. К сожалению, его попытки повторить синтез в 800 других опытах не удались.

Любимый объект исследования В. Ахмаджяна, принесший ему всемирную славу в области лишайникового синтеза,- кладония гребешковая. Этот лишайник широко распространен в Северной Америке и получил простонародное название "британские солдаты": его ярко-красные плодовые тела и впрямь напоминают алые мундиры английских солдат времен войны североамериканских колоний за независимость.

Небольшие комочки изолированного микобионта кладонии гребешковой смешивали с фотобионтом, выделенным из того же лишайника. Смесь помещали на узкие слюдяные пластинки, пропитанные минеральным питательным раствором и закрепленные в закрытых колбах. Внутри колб поддерживали строго контролируемые условия влажности, температуры и освещенности. Важным условием эксперимента было минимальное количество питательных веществ в среде.

Как же вели себя лишайниковые партнеры в непосредственной близости друг к другу? Клетки водоросли вырабатывали особое вещество, которое "приклеивало" к ним гифы гриба, и гифы сразу начинали активно оплетать зеленые клетки. Группы водорослевых клеток скреплялись ветвящимися гифами в первичные чешуйки. Следующим этапом было дальнейшее развитие утолщенных гиф поверх чешуек и выделение ими внеклеточного материала, а в результате - образование верхнего коревого слоя. Еще позже дифференцировались водорослевый слой и сердцевина, совсем как в слоевище природного лишайника. Эти опыты были многократно повторены в лаборатории Ахмаджяна и всякий раз приводили к появлению первичного лишайникового слоевища.

Рис. 3. Первичная стадия вплетания водорослевой клетки грибными гифами

Казалось бы, разгадана одна из главных загадок лишайника: как он образуется из своих составных частей. Но из дальнейших опытов выяснилось, что все не так-то просто.

Гриб, выделенный из кладонии гребешковой, помещали рядом с водорослями других лишайников. Среди них были зеленые и синезеленые фотобионты, изолированные из 13 видов лишайников, а также свободноживущие водоросли, не встречающиеся в лишайниковом симбиозе. Оказалось, что грибные гифы делают "первые шаги знакомства" одинаково, т. е. оплетают все водоросли и даже... простые стеклянные шарики диаметром 10-15 мкм! Но следующие этапы "лихенизации" водорослей происходили уже по-разному, в зависимости от водорослевого партнера.

Семнадцать водорослей, среди которых были и симбиотические и свободноживущие, оказались несовместимыми с микобионтом кладонии гребешковой. Гриб паразитировал на них, т. е. питался их телом, и клетки быстро разрушались. Синтез не получался. С водорослью же требуксия итальянская, изолированной из лишайника ксантория настенная, и со свободноживущей водорослью фридманния израильская микобионт образовал первичные чешуйки, т. е. остановился на первом этапе развития слоевища. И, наконец, с четырьмя фотобионтами, выделенными из разных лишайников и принадлежащими к роду требуксия, гриб кладонии гребешковой образовал точно такое же слоевище, как со своим "родным" фотобионтом требуксия замечательная, с которым всегда сожительствует в природном лишайнике.

Позже в той же лаборатории провели синтез другого лишайника, уснеи щетинистой, и отмечали такие же тенденции. Гифы микобионта с одинаковым успехом начинали оплетать не только клетки своей (симбиртической) водоросли, но и требуксии замечательной, характерной, как мы уже знаем, для других видов лишайников. Но если своя, родная водоросль выглядела между грибными нитями здоровой и зеленой и само слоевище уже через пять месяцев напоминало уснею, то чужеродныеводоросли в окружении микобионта были бледными, желто-зелеными, да и слоевище не имело характерного для этого лишайника нитчатого строения.

Какой вывод можно сделать из этих тонких экспериментов? По-видимому, лишайниковый гриб на первых этапах лихенизации не очень разборчив в отношении водорослевого партнера. Судьба будущего симбиоза полностью зависит от водоросли: если она сможет противостоять агрессии гиф - возникнет лишайниковое слоевище, если же гриб будет паразитировать, то клетки водоросли разрушатся и симбиоз не состоится. Ясно, что решающее значение имеют генетические особенности партнеров. Недаром самый удачный синтез получился между микобионтом кладонии гребешковой и водорослями рода требуксия, именно того рода, к которому принадлежит фотобионт данного лишайника.

Опыты по синтезу лишайников проводятся и. в Тель-авивском университете под руководством профессора М. Галун. Эта исследовательница синтезировала ксанторию настенную, поместив рядом на агаре мико- и фотобионты этого растения. Восемь-двенадцать месяцев симбионты жили бок о бок. За это время развились бледные желто-оранжевые лопасти лишайника диаметром 2-5 мм. Сформировались и апотеции со спорами. Правда, по своему анатомическому строению лопасти искусственного лишайника не были идентичны лопастям природного.

Опыты по искусственному синтезу лишайников дали В. Ахмаджяну основание назвать взаимоотношения симбионтов контролируемым паразитизмом. Действительно, гриб получал органические вещества от фотосинтезирующей зеленой водоросли, так как в условиях стерильного опыта другого их источника у него не было. Однако это "нахлебничество" должно быть ограниченным: стоит грибу "усилить свой аппетит", начать питаться телом самой водоросли - и водоросль разрушится, а вместе с ней погибнет и весь симбиотический организм.