Organizmy mało znane: Grzyby i ich dziwne życie seksualne

Stanisław Lem w „Podróży dwudziestej piątej” Ijona Tichego (Dzienniki gwiazdowe) opisuje pięciorniaki, istoty rozumne zamieszkujące ognistą planetę i przyswajające amoniak, których reprodukcja wymaga udziału pięciu płci (Dada, Gaga, Mama, Fafa i Haha). Pięciorniaki zakładają bez dyskusji, że inny system nie byłby możliwy. Także i my na podstawie naszego zwierzęcego doświadczenia milcząco zakładamy, że liczba płci biologicznych u istot rozmnażających się płciowo wynosi dwie i że jest to logiczne i nieuniknione. Przywykliśmy bowiem do tzw. anizogamii, czyli istnienia gamet dwóch bardzo różnych typów: żeńskiej komórki jajowej, dużej i stacjonarnej, oraz męskiego plemnika, maleńkiego i ruchliwego. Każda z nich jest haploidalna, czyli zawiera pojedynczy komplet chromosomów. Z ich połączenia powstaje diploidalna zygota z podwójnym zestawem chromosomów i rozwija się w organizm z takimże podwójnym zestawem w każdej komórce ciała (prócz komórek linii płciowej, które po podziale mejotycznym dają początek haploidalnym gametom i kółko się zamyka).

Tymczasem istnieją liczne grupy organizmów, u których wykształciły się inne mechanizmy rozmnażania płciowego, a anizogamia nie zawsze istnieje, gdyż formy haploidalne łączące się seksualnie (koniugujące) mogą się nie różnić rozmiarami ani wyglądem. Nadal nie wyklucza to istnienia dwóch typów koniugacyjnych (które można uznać za uogólnienie pojęcia płci), ale też nie ogranicza ich liczby do dwóch. Najbogatsza w gatunki grupa grzybów, workowce (Ascomycota), jest zasadniczo dwupłciowa. Żeby dwie formy haploidalne workowca mogły połączyć swój materiał genetyczny, muszą należeć do różnych typów, ale jakkolwiek je nazwiemy, jest ich tyle samo, ile płci u zwierząt. Płeć jest zdeterminowana przez jeden locus DNA, który może mieć dwa warianty.

Jednak jest jeszcze inna duża grupa grzybów, obejmująca kilkadziesiąt tysięcy gatunków, podstawczaki (Basidiomycota). Należy do niej większość grzybów, których owocniki zbieramy po lasach, żeby je włożyć do garnka. Podstawczaki wykształciły bardziej skomplikowane systemy dobierania się form haploidalnych (w ich przypadku grzybni pierwotnej, powstającej z haploidalnych zarodników) w pary, dzięki czemu powstaje grzybnia dikariotyczna, w której każda komórka ma parę jąder sprzężonych; z niej z kolei rozwijają się owocniki (czyli to, co potocznie nazywamy grzybami). U ogromnej większości podstawczaków typ koniugacyjny (płeć) zależy od dwóch niezależnie dziedziczonych loci (lokalizacji w obrębie genomu). W jednym z nich (A) rezydują geny kodujące czynniki transkrypcyjne regulujące rozwój owocników. W drugim (B) – geny kodujące feromony i sprzężone z nimi receptory, pozwalające grzybni pierwotnej rozpoznać potencjalnego partnera. U części podstawczaków zarówno pierwszy, jak i drugi locus mogą mieć wiele wariantów (alleli). Żeby spłodzić potomstwo, partnerzy muszą się różnić w obu loci. Inaczej nici z seksu.

Dość skrajnym przykładem jest rozszczepka pospolita (Schizophyllum commune), grzyb kosmopolityczny z rzędu Agaricales (do którego należą także np. pieczarki, gąski, muchomory i purchawki). U rozszczepki locus A ma 288 znanych alleli, a locus B – 81. Po wymnożeniu daje to 288 × 81 = 23328 kombinacji. Tyle właśnie płci (typów koniugacyjnych) może mieć Schizophyllum commune. Jeśli jednak stawiamy wymaganie, żeby partnerzy różnili się w obu loci, dla konkretnej grzybni pierwotnej odpada 288 + 81 − 1 (razem 368) płci, a pozostaje 22960 płci, z którymi można uprawiać grzybowy seks. W ten sposób rozszczepka gwarantuje sobie z jednej strony dostateczny dystans genetyczny między partnerami (co wpływa na różnorodność genetyczną gatunku i jego zdolności adaptacyjne), a z drugiej strony – ok. 98% szans, że z napotkanym na chybił trafił partnerem można się rozmnożyć.

W jednym z wcześniejszych wpisów wspominałem o typach koniugacyjnych u śluzowców. U nich także w obrębie tego samego gatunku mogą istnieć setki płci. Rozszczepka jednak bije śluzowce na głowę, a biorąc pod uwagę naszą wciąż szczątkową wiedzę o biologii grzybów, można spokojnie założyć, że prawdziwi rekordziści nadal się ukrywają przed mykologami.

Zdjęcia rozszczepki pospolitej własne. © 2023 by Piotr Gąsiorowski

5 thoughts on “Organizmy mało znane: Grzyby i ich dziwne życie seksualne

  1. Zaniemówiłem. Ale z tego nie wynika, że do rozmnażania potrzeba ich wszystkich, czy też więcej niż jakiejś tam liczby? Tylko że kombinacji w efekcie powstaje więcej?

    1
    • Przy mechanizmie reprodukcji, jaki ma rozszczepka, konieczne minimum to 4 płci (2 loci po 2 allele), a wtedy każdy typ może się łączyć z jednym innym (takim, który ma inny allel w każdym locusie). Tak jest u części podstawczaków. Ale ich ewolucja zwykle szła w kierunku zwiększania liczby alleli.

      2
  2. Podziwiam Was, którzy to rozumiecie 🙂 Ja przeczytam jeszcze z trzysta razy 🙂 Intrygujący temat, fantastyczny wstęp. Stanisław Lem przewidział wszystko na ziemi i na niebie, nawet to co się filozofom nie śniło 🙂

    1
  3. Nadal jednak w przypadku rozszczepki potrzeba tylko dwóch osobników “różnopłciowych” (różniących się na odpowiednich allelach), żeby spłodzić jedną grzybnię dikariotyczną.

    A do tego (liczby koniecznych uczestników sekszenia) sprowadza się popularne rozumienie “różnych płci”. Znaczy: ile różnych osobników musi się, tego, pomiziać po grzybniach, żeby powstał nowy osobnik.

    Czy istnieją gdziekolwiek na Ziemi organizmy wymagające do rozmnożenia się kontaktu więcej niż dwóch różnopłciowych osobników?

    • Raczej nie, bo rozmnażanie płciowe u eukariontów zawsze polega na cyklicznym następstwie stadiów haploidalnego i diploidalnego, a do wygenerowania tego drugiego potrzebne są dwa haploidy. Ale jest jeszcze inna sprawa. Płeć w sensie typu koniugacyjnego ma grzybnia pierwotna. Po koniugacji powstaje grzybnia dikariotyczna, która tworzy owocnik. Jakiej płci jest owocnik? Ponieważ wytwarzanie zarodników (czyli połączenie DNA jąder sprzężonych i podział mejotyczny zygoty) jest u podstawczaków odsunięte w czasie, w komórkach owocnika są po dwa jądra, każde należące do innego typu koniugacyjnego. Daje to sporą liczbę kombinacji: możliwych “płci dikariotycznych” u rozszczepki jest ponad pół miliarda.

      2

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *