Грибы, которым миллиард лет

Прототакситы (Prototaxites) — шести-девятиметровые конусовидные сооружения девонского периода, напоминающие окаменевшие хвойные деревья, на самом деле являются гигантскими грибами. Но богатая грибная флора существовала гораздо раньше, не меньше миллиарда лет назад. Рисунок с сайта www.elcorreogallego.es

Российский ученый Константин Наговицын представил убедительные доказательства существования разнообразной грибной флоры миллиард лет назад. Фотографии показывают не только грибные мицелии, но и различные стадии жизненного цикла грибов. По ископаемым остаткам удается восстановить облик предков высших грибов, тех, которые сейчас так радуют грибников.

Каково было население Земли миллиард лет назад, то есть на границе мезо- и неопротерозоя (см. Mesoproterozoic)? Миллиард лет назад жизнь развивалась в мелководных морях, а возможно, и в первичных почвах. Именно в это время происходила так называемая неопротерозойская революция, когда разнообразные сложно устроенные водоросли сместили одноклеточных и нитчатых цианобактерий. Эукариоты внедрились в прокариотические сообщества и заняли господствующее положение среди обитателей древней Земли.

Миллиард лет назад эукариот представляли не только водоросли, но и грибы. В качестве грибов (Phycomyces) того времени сейчас рассматриваются крупные клетки с хвостами, а также нитевидные образования. Нужно заметить, что в протерозойских породах нетрудно найти клеточные ископаемые остатки, микробиоты среднего протерозоя широко распространены по всему миру. Но имея разнообразные остатки, очень трудно различать водоросли и грибы, а порой и минеральные образования, маскирующиеся по форме под микроископаемые. Поэтому основное препятствие для ученого, решившего взяться за протерозойские флоры, связано именно с этим различением.

Константин Наговицын, специалист по низшим растениям из Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука Сибирского отделения РАН (Новосибирск), выделил грибные остатки, ориентируясь на известные циклы размножения современных грибов. Объектом его исследований стала разнообразная лахандинская биота (восточная Якутия), абсолютный возраст которой составляет 1000–1030 млн лет. Среди явных водорослей найдены и загадочные булавовидные образования на нитчатых ножках — Caudosphera (что в переводе с латыни означает «шарик с хвостом»), вот такие:

Рис. 1. Загадочные булавовидные образования на нитчатых ножках — Caudosphera. Здесь и «груши» на полых ножках (1), и светлые сферы на ножках из сплетенных нитей (2), и непрозрачные шарики на нитчатых ножках (3) и разрушенные полости (4). Все фото здесь и далее — из цитируемой статьи, публикуются с любезного разрешения К. Наговицына

Они были известны и раньше, но виртуозное владение техникой электронного микроскопирования позволило исследователю заглянуть внутрь плотных булавовидных образований (3). Оказалось, что полость заполнена ячейками с темными спорами внутри.

Рис. 2. В этом ряду фотографий электронный луч просвечивает оболочки сферы (3) на разную глубину, то есть слой за слоем постепенно проявляется внутреннее содержимое сферы: округлые камерки с темными спорами

Изображенные четыре формы складываются в последовательные стадии созревания грибного спорангия. Первая и вторая формы — это незрелый спорангий, 3 — спорангий со зрелыми спорами, а 4 — раскрытый спорангий, в котором остались единичные споры. Эти спорангии располагались над поверхностью осадка, как это видно по взаимному расположению ножки и спорангия в пластах окаменевшего осадка. В органических пленках рядом со спорангиями сохраняются и отдельные нити, похожие на те, из которых сложен сам спорангий. Можно представить себе этот древний гриб: крупный мицелиеподобный нитчатый каркас, существующий в органической пленке, из которого вырастали вертикальные спорангиеносцы со спорангиями.

Из современных грибов сходное строение спорангиев имеют высшие грибы, однако у них грибные нити имеют клеточное строение. У грибов из древней толщи клеток не видно. Отсутствие клеточных перегородок характерно для низших грибов. Так, на примере каудосферы почтенного миллиардолетнего возраста можно видеть признаки общего предка высших и низших грибов.

По данным сравнительной геномики предполагается, что линия грибов и животных отделилась от простейших около полутора миллиардов лет назад, а 750 миллионов лет назад от этой ветви отделилась группа амёбоидных простейших (Amoebozoa). Получается, что где-то между этими двумя событиями, но не позже, чем миллиард лет назад, и произошло разделение на высшие и низшие грибы. В это время существовало достаточно много других разнообразных грибов. Константин Наговицын описал, помимо каудосферы, еще и другие морфологические типы грибов.

Рис. 3. Похожие на воздушные шарики на ниточках зооспорангии и гифы оомицетов, среди которых попадаются как заполненные спорами (13), так и пустые (12), при этом на одной мицелиальной нити могут располагаться несколько спорангиев (в случае 14 их два)

Мы должны при этом помнить, что оомицеты, по некоторым современным представлениям, вынесены за пределы царства грибов и относятся к полифилетичной группе простейших. Поэтому если в дальнейшем подтвердится оомицетная природа этих остатков, то лахандинская биота станет ареной изучения эволюции простейших.

Рис. 4. Встречаются и вот такие ячеистые талломы (cм. также thallus) размером полмиллиметра, распластанные по органической пленке. Но на некоторых экземплярах видны растущие вверх столбчатые образования, как на экземпляре 18 (указаны стрелками). Найдены и начальные стадии развития этого таллома, представляющие собой что-то типа сдвоенных колец восьмерки

Эти разнообразные грибные остатки свидетельствуют о диверсификации грибов не позднее миллиарда лет назад. Позже, в неопротерозое (900 млн лет назад) уже существовали аскомицеты, относимые к высшим грибам. К такому выводу пришли Т. Н. Герман, В. Н. Подковыров, специалисты из Института геологии и геохронологии докембрия РАН (Санкт-Петербург). Им так же, как и для остатков из лахандинской биоты, удалось вычленить стадии жизненного цикла, характерного для грибов аксомицетов. В их случае это были микрофоссилии из мироедихинской биоты (Туруханский р-н, Северо-Западная Сибирь, 850–950 млн лет). Они определили, что цепочки клеток с утолщенными стенками схожи с конидиями аскомицет. Этот вывод подтверждается и разнообразием форм и размеров нитей из собранных в цепочки клеток, которые демонстрируют, вероятно, последовательный ряд созревающих аскоспор.

В заключении мне бы хотелось подчеркнуть, что отсутствие отработанных технологий в распознавании и описании того сложнейшего материала, который дают нам древнейшие осадочные отложения Земли, не останавливают исследователей. Правда, им приходится в каждом случае изобретать новые способы изучения остатков и доказательства своих гипотез. Соединение различных по морфологии форм в единый жизненный цикл вместо описания каждой формы отдельным «видом» может дать новое осмысление эволюционной последовательности и динамики разнообразия у грибов и водорослей.

Источники:
1) К. Е. Наговицин. Биоразнообразие грибов на границе мезо- и неопротерозоя (лахандинская биота, восточная Сибирь) // Новости палеонтологии и стратиграфии. 2008. Том 49. Вып. 10–11. С. 147–151.
2) Т. Н. Герман, В. Н. Подковыров. О природе докембрийских микрофоссилий arctacellularia и glomovertella // Палеонтологический журнал. № 6. Ноябрь–декабрь 2008. С. 81–88.

Елена Наймарк

Последние новости: Палеонтология, Эволюция, Наука в России, Елена Наймарк

8 февраля Формирование наркозависимости связано с особенностями в строении мозга

2 февраля Флора тропических лесов — против гипотезы нейтральности

1 февраля Параллельная эволюция изучена в эксперименте на бактериях

25 января Экспериментально показано образование многоклеточных эукариот из одноклеточных предков

19 января Ископаемые эмбрионы из Доушаньтуо, вероятно, не эмбрионы

17 января Стресс помогает справиться с вредными мутациями

15 января Параллельная эволюция касты «сверхсолдат» у муравьев получила объяснение

28 декабря Одну треть рыбных запасов оставить птицам — новый закон в экологии

27 декабря Самые маленькие насекомые обладают уникальной нервной системой

22 декабря Многоклеточный организм надежнее строить из схожих по генетике клеток

Астрономические наблюдения недели

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):