Augsnes sēnei *Malpinīnam* ir potenciāls padarīt lauksaimniecību zaļāku un ilgtspējīgāku: sēne ražo bioaktīvas molekulas, ko sauc par malpinīniem, kas varētu aizsargāt augus no postošiem tārpiem. Pētnieku komanda no Dženas tagad pirmo reizi ir spējusi izprast un aprakstīt to darbības mehānismu. Pētījums tika publicēts atzītajā Amerikas Ķīmijas biedrības žurnālā (JACS).
Stāsts sākas zem mūsu kājām: augsne ir ne tikai sarežģīta dzīvotne, bet arī kaujas lauks, kur sīkas nematodes jeb spalīšu tārpi konkurē ar sēnītēm un augu saknēm. Īpaši cieš lauksaimniecība. Baidoties no ražas zudumiem, tārpus tradicionāli apkaro ar ķīmiskiem pesticīdiem. Tomēr šie pesticīdi arvien vairāk tiek kritizēti par to iespējamo kaitējumu augsnei un ūdenim. Raugoties nākotnē, ir jāatrod alternatīvas ilgtspējīgai lauksaimniecībai.
Atšķirībā no mums, cilvēkiem, augsnes sēnei *Hypertrophicus* jau sen ir piemita dabisks triks pret nematodēm: tā ražo īpašas molekulas, kas apgrūtina dzīvi tās plēsējiem. Šos virsmaktīvos dabiskos produktus sauc par malpinīniem, un tie darbojas kā dabiski mazgāšanas līdzekļi. "Iepriekšējie pētījumi jau bija parādījuši, ka sēne var cīnīties pret nematodēm, taču pamatā esošais molekulārais darbības mehānisms vēl nebija zināms. Mēs vēlējāmies to noskaidrot," saka vadošā autore Dr. Hanna Bītnere no Leibnicas Dabas produktu pētniecības un infekcijas bioloģijas institūta – Hansa Knolla institūta (Leibnica-HKI).
???????????? ??????, kas galvenokārt atrodama mērenās un vēsās joslas augsnēs, varētu būt ilgtspējīgas lauksaimniecības atslēga. "Ja mēs precīzi noskaidrosim, kā ??????????? darbojas pret nematodēm, mēs, iespējams, varētu izmantot šo sēni tieši kā bioloģiskās kontroles līdzekli pret augu patogēniem," saka Bītnere, kura tikko veiksmīgi pabeigusi doktora disertāciju.
????????? ???ö??? ??? ????????? ??? ?ü????
Pētījumā zinātnieki pētīja malpinīnu ietekmi uz modeļa nematodēm. Lai reāllaikā uzraudzītu dabiskās vielas nematodēs, viņi sadarbībā ar Konstanci Šulcu no kaimiņos esošā Leibnica Fotoniskās tehnoloģijas institūta izmantoja attēlveidošanas metodes, piemēram, fluorescences mikroskopiju un Ramana spektroskopiju. "Mēs varējām novērot, kā malpinīni mērķtiecīgi uzkrājās tārpu gremošanas traktā," skaidro Bītners. "Nematodes nenomira uzreiz, bet pārtrauca barošanos. Tas galu galā noveda pie lēnas, bet efektīvas tārpu kontroles."
Īpaši ievērojama ir malpinīna ķīmiskā struktūra, kas nodrošina tā tārpus iznīcinošo iedarbību. Galvenā sastāvdaļa ir neparasta aminoskābe dehidrobutirīns.
"Dehidrobutirīnam ir reaģējoša dubultsaite, un tāpēc tas varētu reaģēt ar molekulām, kas ir būtiskas nematodes zarnu darbībai," skaidro līdzautors Johanness Rasbahs no Farmācijas institūta Frīdriha Šillera Jēnas universitātē. Šīs reakcijas, piemēram, varētu traucēt svarīgus fermentatīvos procesus kaitēkļu gremošanas traktā vai pasliktināt membrānas struktūru. Eksperimenti parādīja, ka malpinīna varianti, kuros aminoskābe tika aizstāta ar mazāk reaģējošu struktūru, pilnībā zaudēja savu efektivitāti. "Tas norāda, ka tieši šī struktūra ir būtiska bioloģiskajai aktivitātei. Bez tās savienojums ir neefektīvs," saka Rasbahs.
Pētnieki aizdomās, ka to unikālā struktūra ļauj malpinīniem gan iekļūt nematodes ķermenī, gan mērķtiecīgi tur iedarboties.
???? ö???????????? ???????????? ?? ???????????? ????????????
Pētījuma rezultāti varētu veicināt ilgtspējīgu lauksaimniecību. Ķīmiskie pesticīdi vienmēr rada zināmu risku videi un veselībai. Savukārt dabiskas alternatīvas, piemēram, malpinīni, varētu būt videi draudzīgi risinājumi, jo īpaši tāpēc, ka *Malpinīna* sēnes bieži tiek saistītas ar veselīgu augsni. "*Malpinīns* jau sen tiek izmantots biotehnoloģijā, piemēram, bērnu pārtikas ražošanā. Tomēr, lai to varētu droši un efektīvi izmantot lauksaimniecībā, mums vēl ir jāturpina pētīt sēnītes," uzsver Rasbaha.
Pētījums tika veikts kā daļa no Sadarbības pētniecības centra "ChemBioSys" un izcilības klastera "Mikrovisuma līdzsvars" Frīdriha Šillera Jēnas universitātē. Šis starpdisciplinārais pētniecības projekts pēta, kā dažādu dzīvotņu mikrobu kopienas mijiedarbojas savā starpā un ar apkārtējo vidi. Klastera mērķis ir izprast mikrobu līdzsvara pamatprincipus, lai tos pielietotu medicīnā, lauksaimniecībā, vides zinātnē un biotehnoloģijā, kā arī izstrādāt ilgtspējīgus risinājumus globālām problēmām, piemēram, klimata pārmaiņām, pārtikas trūkumam un veselības problēmām. Darbu cita starpā finansēja Vācijas Pētniecības fonds (DFG), Tīringenes federālā zeme un ES.
oriģinālās publikācijas
Büttner H, Rassbach J, Schultz C, Popp J, Gressler M, Hertweck C (2024) Labvēlīgas augsnes sēnes iznīcina plēsīgās nematodes ar dehidropeptīdiem, kas pārvietojas uz dzīvnieku zarnām. Journal of the American Chemical Society 146 (50), 34702–34710. https://doi.org/10.1021/jacs.4c12989
Lasīt arī
Sēnes: Tieši pagatavošana padara dažas dzīvībai bīstamas | Pugnalom
Klimata pārmaiņas paātrina mežu izciršanu | Pugnalom
