Лишайники адаптируются к субстрату, на котором растут

12:30, 2 июня 2022

Это позволяет им защищаться от токсичных элементов или высокой кислотности [фоторепортаж]

У лишайников, произрастающих на субстратах с разными химическими свойствами, отличается спектр вторичных метаболитов. Вероятно, таким образом лишайники адаптируются к неблагоприятным условиям — низкий рН субстрата или токсичные элементы. Новое свойство этих организмов обнаружили биологи Уральского федерального университета, которые исследовали более 740 видов лишайников. Образцы собрали с горных пород и деревьев (ель, сосна, береза, ольха, осина, тополь) Среднего Урала. Результаты исследований опубликованы в журналах Frontiers in Forest and Global Change и Diversity.

Как полагают биологи УрФУ, адаптироваться лишайникам помогают вторичные метаболиты. Это своеобразные «биохимические инструменты», с помощью которых организм защищается и выживает в стрессовых условиях. Первичные метаболиты есть и у животных, и у растений, вторичные — только у растений. Иными словами, для спасения в отличие от животного, которое может убежать, растение вырабатывает определенный набор вторичных метаболитов, которые наделяют его защитными свойствами (вкус, запах, цвет) и позволяют выжить в засуху, при высокой температуре, распространении инфекций и т. д.

У лишайников вторичные метаболиты накапливаются в больших количествах. Они не участвуют в процессах обмена веществ, и роль многих в жизнедеятельности лишайников не ясна. Закономерности их образования только начинают изучаться.

«Лишайники содержат 800–1050 вторичных метаболитов или „лишайниковых кислот“, включая фенольные соединения, стероиды, терпеноиды и др. Так, одни вторичные метаболиты придают лишайникам более высокую устойчивость к кислотности. Другие — наделяют лишайники устойчивостью к высоким концентрациям тяжелых металлов в субстрате. Одновременно некоторые из них обладают противомикробными свойствами, что также способствует выживанию, особенно для медленнорастущих лишайников. „Лишайниковые кислоты“ являются и потенциальными лекарствами для человека, обладая противоопухолевыми, противовоспалительными и многими другими свойствами», — поясняет соавтор исследования, доцент кафедры биоразнообразия и биоэкологии УрФУ Александр Пауков.

В результате исследования выяснилось, что лишайники, произрастающие на серпентините (змеевике), приспосабливаются к высокой концентрации токсичных металлов (связывают их с помощью вторичных метаболитов и переводят в нерастворимую форму). Лишайники, произрастающие на иве, имеют сравнительно бедную вторичную химию, так как в коре ивы содержится много салициловой кислоты (дерево использует эту кислоту для защиты от бактерий).

Всего же изученные виды содержали 76 метаболитов, сообщили биологи УрФУ. Наиболее распространенным среди всех метаболитов оказался атранорин. Для человека это вещество обладает противовоспалительными, антибактериальными, противогрибковыми, цитотоксическими, антиоксидантными, противовирусными и иммуномодулирующими свойствами. Лишайник же использует атранорин как светофильтр, защищаясь от избыточного солнечного излучения.

«Мы обнаружили и образцы, которые „ленятся“ и не вырабатывают вторичные метаболиты. К примеру, лишайники на осине производят мало вторичных метаболитов, потому что кора осины обеспечивает им нормальную жизнедеятельность, — поясняет Александр Пауков. — Также мы выявили интересный факт — в лишайниках есть вещества, которые они никак не используют. Для чего они вырабатываются, нам предстоит еще выяснить».

Следующий этап исследований — проверить полученные результаты в лаборатории. Лишайники планируется «очистить» от вторичных метаболитов, поместить в соответствующие условия и посмотреть, будут ли они вновь нарабатывать защитные свойства.

Справка

Лишайники — симбиоз гриба, одноклеточных водорослей и/или цианобактерий. Лишайники первыми поселяются в бесплодных местах и образуют первичную почву. Практическое применение лишайников крайне разнообразно. Они являются кормом для животных (олени, маралы, косули, лоси), служат сырьем для производства красителей, фиксатором запаха в парфюмерии. В Японии листоватый лишайник Умбиликария съедобная является деликатесом. В некоторых странах выпекают хлеб с добавлением лишайников. Эти «организмы» используют и в народной медицине для лечения кожных заболеваний, легких, сердца и др. Также лишайники используют в экологическом мониторинге: благодаря высокой чувствительности к химическим загрязнителям лишайники не растут на загрязненной территории.