Разпространена група гъби се представя вероятно с повече от 17 000 пола, съобщават изследователи в списание PLOS Genetics. Проучването им може да помогне да се разберепо-добре еволюцията на половото размножаване, както и да демонстрира нарастващата сила на секвенирането на геномите.

Докато учените отдавна подозират, че някои видове гъби имат хиляди или дори десетки хиляди биологични пола, новото изследване използва авангардни генетични инструменти, за да потвърди изключителното разнообразие на пола в гъбите Trichaptum.

Trichaptum са група дървесни, подобни на плочи гъби, които обикновено растат по дървета и паднали трупи в по-хладните части на Северното полукълбо.

„Мисля, че са доста красиви, но не са много забележителни", коментира Ингер Скреде (Inger Skrede), миколог (специалист по гъбите) в Университета в Осло и съавтор на статията. Разбира се, гъбите не са избрани заради външния им вид.

Международният екип от изследователи решава да проучи видовете от този род, тъй като те са били изследвани от учените преди това и са лесни за отглеждане в лаборатория.

Общо учените са получили 180 екземпляра от три вида Trichaptum. Някои са събрали сами, докато други са им били изпратени от колеги по целия свят. 

От всеки щам гъби те събират спори, които се отглеждат поотделно върху агарови плочки в продължение на няколко седмици, за да може да се анализира тяхната ДНК и да се свържат с отглежданите спори от други образци, за да се види дали ще се кръстосат.

Два съвместими щама на Trichaptum fuscoviolaceum кръстосване в съд на петри
Кредит: Vilde Bruhn Kinneberg

Предишна работа показва, че полът при тези гъби се контролира от два участъка от генома, известни като MATA и MATB, и че всеки от тези участъци има много различни възможни алели. За да бъдат съвместими потенциалните партньори, двата участъка трябва да се различават от тези на бъдещия им партньор.

Това разнообразие затруднява усилията за секвениране. Множеството различни алели правят почти невъзможно съставянето на първообрази, което възпрепятства използването на по-евтини и целенасочени методи за секвениране. Това препятствие означава, че изследователите, които искат да секвенират тези гъби, ще трябва да разчитат на така наречените технологии за геномно секвениране от следващо поколение с къси прочитания - методи, които, като се има предвид броят на индивидите и дълбочината на секвениране, необходима за осигуряване на точност, са просто твърде скъпи.

Сега обаче по-ниските разходи за технологиите от следващо поколение правят възможно секвенирането на толкова много екземпляри. Скреде и нейният екип успяват да използват по-ново секвениране с дълги прочитания, за да генерират висококачествени геноми, които служат като скелет за точни сглобки на кратките прочитания. Комбинацията от методи позволява на изследователите точно да определят кои части от генетичните области MATA и MATB са важни за определянето на пола, както и да преброят броя на различните релевантни вариации в тези два участъка. Като събира всичко това накуп, екипът установява, че в тези невзрачни дървесни гъби, може да има зашеметяващите 17 550 различни комбинации, от които да се избират.

_{При Trichaptum кръстосването се извършва там, където хифите на две растящи спори се срещат, както се вижда на това микроскопско изображение на T. abietinum. Малките подутини, които се виждат отстрани на някои хифи, са известни като спори, които се появяват само след успешно кръстосване. Кредит: Dabao Sun Lu}

Въпросът защо на някой организъм са необходими толкова много полови вариации остава открит, но авторът на изследването и генетик от Университета в Осло Давид Перис (David Peris) подозира, че това е свързано с начина на живот на гъбите: необходимостта да се различават в два различни генни участъка намалява вероятността спорите, освободени от една и съща гъба, да се комбинират успешно, като по този начин се намаляват шансовете за инбридинг (близкородствено кръстосване).

Освен това наличието на толкова много варианти за избор увеличава вероятността даден съсед да бъде полово съвместим - шансът е 98%, посочва Перис - което може да помогне на вида да оцелее в дългосрочен план.

"Когато условията се променят, целта е да се генерират такива генетични вариации", уточнява Перис, тъй като те могат да послужат като стимул за адаптация."

В коментар за изследването пред The Scientist Дуур Аанен (Duur Aanen), еволюционен биолог от Университета Вагенинген в Нидерландия, заявява, че изследването е толкова добър пример за балансиран подбор - явление, при което еволюционното предимство на редки алели води до по-високи нива на хетерозиготност - че обмисля да го използва като пример в часовете си по популационна генетика.

Въпреки това Аанен, който не е участвал в изследването, отбелязва също, че има един голям въпрос, на който никой от учените, които са разглеждали тази система, не е успял да отговори напълно: Въпреки че разнообразието може да е полезно, защо се стига до такива крайности?

"Ако имате 100 алела, вече имате доста голяма съвместимост", коментира Аанен. "Каква е ползата от 101 броя?"

Large-scale fungal strain sequencing unravels the molecular diversity in mating loci maintained by long-term balancing selection - David Peris ,Dabao Sun Lu,Vilde Bruhn Kinneberg,Ine-Susanne Methlie,Malin Stapnes Dahl,Timothy Y. James,Håvard Kauserud,Inger Skrede - PLOS Genetics, Published: March 31, 2022, https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1010097

This Fungus Has More Than 17,000 Sexes, The Scientist