Japońscy naukowcy z Uniwersytetu w Kioto wskazali grupę grzybów, które mogą pełnić rolę „ukrytych graczy kluczowych” w podziemnym świecie lasu. Chodzi o endofity – grzyby żyjące w tkankach roślin, które według badań istotnie wpływają na to, jak układają się społeczności mikroorganizmów w korzeniach drzew i w glebie.

Po co szukać gatunków kluczowych wśród mikrobów

Pod ściółką leśną działa ogromny ekosystem. Grzyby i bakterie uczestniczą tam w obiegu składników odżywczych oraz w wiązaniu węgla. W ekologii mówi się o gatunkach kluczowych, czyli takich, których wpływ na całość układu jest nieproporcjonalnie duży. Zwykle kojarzymy je z drapieżnikami, zapylaczami czy roślinami. Badacze podejrzewają jednak, że podobne „ukryte” gatunki występują także wśród mikroorganizmów glebowych.

Problem w tym, że takich organizmów nie da się łatwo wytypować. W lesie nie można w praktyce sprawdzić doświadczalnie, co się stanie, gdy usunie się jeden gatunek mikroba z całego systemu. Pomocą okazały się nowe techniki analizy DNA, które pozwalają opisać różnorodność leśnych mikroorganizmów w postaci dużych zbiorów danych.

Jak przeprowadzono badanie

Zespół zebrał 1270 próbek korzeni w chłodnym lesie strefy umiarkowanej w Sugadairze, w prefekturze Nagano. Z próbek odczytano dane DNA grzybów i bakterii. Następnie zmodelowano, jakie składy społeczności mikroorganizmów występują najczęściej, i przedstawiono je jako rodzaj „krajobrazu”. Na tej podstawie opracowano ramy teoretyczne pozwalające wskazać gatunki, które mogą mocno zmieniać kształt tego krajobrazu. Powstały algorytm uruchomiono na superkomputerze.

Wyniki porównano z dużym zbiorem danych z lasów europejskich, by sprawdzić, czy zależności widać także na bardzo odległych obszarach. Pierwszy autor pracy, Mikihito Noguchi, wyjaśnia cel badań: „Nawet pojedynczy korzeń cieńszy niż milimetr zasiedla zróżnicowany zestaw współwystępujących mikroorganizmów”.

Endofity w roli głównej

Analiza wskazała na endofity, czyli grzyby żyjące w symbiozie w tkankach roślin. Mogą one przekształcać relacje między roślinami a mikroorganizmami w korzeniach i glebie. Dotąd badano ich wpływ na ekosystemy leśne stosunkowo rzadko, a nowa praca pokazuje, że znacząco oddziałują na strukturę społeczności grzybów.

Autorzy podkreślają, że opracowana metoda jest uniwersalna. Można ją stosować do innych złożonych mikrobiomów, także poza lasami. W przyszłości ma to pomóc w zarządzaniu ekosystemami w sposób uwzględniający również mikroorganizmy.

Co to oznacza dla polskiego czytelnika

Badanie dotyczy lasu w Japonii, ale autorzy porównali swoje ustalenia z danymi z europejskich lasów, co sugeruje, że mechanizmy mogą mieć szersze znaczenie. Nie oznacza to jednak, że wyniki można wprost przenieść na polskie drzewostany – z opisu badania nie wynika, by analizowano konkretnie lasy w Polsce.

W praktyce to na razie nauka podstawowa, a nie gotowe wytyczne dla leśników. Jeśli jednak kolejne prace potwierdzą rolę endofitów, wiedza o mikrobiomie korzeni może w przyszłości uzupełnić podejście do gospodarki leśnej, odbudowy gleb czy ochrony zdrowotności drzew. Polskie lasy, jak wszystkie, opierają się na podziemnych relacjach grzybów, bakterii i roślin, więc kierunek tych badań jest istotny także u nas.

Praca ukazała się w czasopiśmie „Nature Communications”.

Źródło: Phys.org – „DNA analysis identifies root-dwelling fungi as potential keystone species in forest microbial communities”