סיפור על טרואר: פטריות פורצ'יני התפתחו עם העדפה להסתגלות מקומית

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס


מעבדת דנטינגר במוזיאון הטבע של יוטה פרסמה מאמר חדש ומעורר בכתב העת פיטולוג חדש שמתאר את עבודתם עם הפטרייה האהובה כל כך, Boletus edulis, הידוע יותר על ידי גסטרונומים ברחבי העולם בתור הפורצ'יני. במאמר, קיטון טרמבל וברין דנטינגר, דוקטורט, מציגים סקר גנטי ראשון מסוגו של פטריות פורצ'יני ברחבי חצי הכדור הצפוני. על ידי הערכת הקוד הגנטי של הדגימות הללו מכל העולם, הם למדו שהפטריות הטעימות הללו התפתחו בדרכים מפתיעות – בניגוד לציפיותיהם של רבים שעשויים לחשוב שהבידוד הגיאוגרפי יהיה המניע העיקרי למגוון המינים. למעשה, ישנם אזורים בעולם שבהם הפורצ'יני שומרים על הייחודיות הגנטית שלהם בנישות אקולוגיות מקומיות, גם אם הם אינם מבודדים גיאוגרפית משושלות גנטיות אחרות.

המילה הצרפתית טרואר, שהתפרסמה על ידי גננים, עולה מיד בראש. טרואר מתאר את הגורמים המקומיים כגון סוגי קרקע, כמות שמש, מידת שיפוע, מיקרו אקלים, מיקרואורגניזמים בקרקע וכו' שגורמים לכל חלקת אדמה להניב יינות ייחודיים. זוהי חגיגה של האקולוגיה המקומית והשפעתה על הגפנים, הענבים והמוצר המוגמר. המחקר החדש של טרימבל ודנטינגר מציע לציידי פטריות נתונים מגרים לטעון שהפורצ'יני בשטח היער הסודי שלהם מבטאים את איכויות השטח שלהם באותו אופן כמו היינות הטובים ביותר בעולם.

אבל זו לא הנקודה של המחקר. עם הופעת הריצוף הגנטי, רוב המחקרים הגנטיים של מיקולוגיה התמקדו בתיאור המאפיינים הייחודיים של פטריות באזור גיאוגרפי קטן. רעיד ודנטינגר רצו לעשות משהו אחר. במקום להשוות רק קבוצת פטריות מקולורדו לקבוצה בקליפורניה כדי לקרוא להן מינים שונים, הם רצו להבין טוב יותר את המגמות העולמיות כיצד נשמר או השתנה הקוד הגנטי בפורצ'יני. "המחקר שלנו חשוב כי הוא חורג משיטת דגימה פשטנית מדי ששימשה בעבר", קובע דנטינגר.

מה שהם מצאו הוא שפורצ'יני התפתחו בדרכים שונות, אך ניתנות לזיהוי ברור ברחבי העולם. "בצפון אמריקה, יש ריבוד חזק של אוכלוסיות גנטיות נפרדות באזורים מקומיים, למרות העובדה שהן אינן מבודדות פוריות", מסביר טרמבל. "עם זאת באירופה, יש שושלת אחת ששולטת מספרד לגרוזיה ועד סקנדנביה".

ביולוגים אבולוציוניים מאמינים בדרך כלל שיש אסטרטגיה אבולוציונית אחת השולטת בתהליך ההתארגנות של אורגניזם מסוים, אבל טרמבל ודנטינג'ר הראו שפורצ'יני למעשה מציגים אסטרטגיות שונות ומגוונות. למעשה, זהו המחקר הגנטי הראשון בכל אורגניזם שהראה תוצאה כזו בקנה מידה עולמי.

תוצאה קשורה ומשמעותית היא הפרכה של התפיסה המסורתית לפיה בידוד הוא הדרך העיקרית שבה מינים מפתחים את הייחודיות שלהם. בתור ה אנציקלופדיה לאקולוגיה (מהדורה שנייה – 2019) קובע בגאווה: "כל הביולוגים האבולוציוניים מסכימים שהבידוד הגיאוגרפי הוא מנגנון נפוץ, אם לא הנפוץ ביותר, שבאמצעותו נוצרים מינים חדשים (Futuyma, 2013)."

יותר מזיהוי פטריות

זה זמן מרגש להיות מיקולוג. לא רק שממלכת הפטריות בקושי נחקרה ומתוארת, אלא שטכנולוגיית רצף ה-DNA הציגה שינוי סיסמי באופן שבו מיקולוגים מסווגים פטריות. במשך אלפי שנים, בני אדם זיהו פטריות שטוב לאכילה מאלה שהן רעילות על סמך איך שהן נראו, או הפנוטיפ שלהן. אבל פנוטיפים יכולים להטעות — קחו בחשבון אח ואחות שיש להם צבע שיער שונה, צורות אף שונות וכו'. הם עדיין דומים יותר גנטית זה לזה מאשר לאנשים אחרים באוכלוסייה. לפיכך, קווי דמיון גנטיים נחשבים לסמן האמיתי של מינים שונים, מה שמקל על מגמת זיהוי הפטריות שנמשכת עד ראשית האנושות.

נוסף על כך, בואו נזכור שפטריות הן רק מבנה הרבייה של האורגניזם הראשי, הנקרא תפטיר. כמו קרחונים, התפטיר מראים לנו רק את קצהו של עצמם, בעוד הגוף הפטרייתי המסיבי חי מתחת לאדמה, קשור לשורשי עצים. Boletus edulisמתפשט גיאוגרפית הודות לנבגים הזעירים המשתחררים מפטריות הפורצ'יני, הנישאים על הרוח, היונקים ואפילו הזבובים. לפיכך, ביולוגים מתפתים להאמין שבאיזה אזור גיאוגרפי שבו נבגים יכולים לעוף, מין יוגדר על ידי הערבוב הגנטי בתוך המרחב הגיאוגרפי הזה.

מחקרם של רעיד ודנטינג'ר מפריך את ההנחה הזו.

בצפון אמריקה, שושלות גנטיות שונות קיימות זו לצד זו, ולמרות עדויות גנטיות להתערבבות, גורמים אקולוגיים מקומיים מילאו את התפקיד הגדול יותר בשמירה על ההבחנה בין השושלות הללו. "יוטה היא במקרה אחד האזורים שבהם חיים שתי שושלות נפרדות", מציין דנטינגר. מה שמראות השושלות הללו הוא שהאקולוגיה המקומית היא גורם חזק יותר בשמירה על הייחודיות הגנטית שלהן מאשר זרימה גנטית משושלות אחרות.

"המאמר הזה מראה שאתה לא צריך בידוד בשביל סטייה גנטית", טוען טרמבל. "כוח ההסתגלות האקולוגית כל כך חזק Boletus edulis שלמרות שאתה יכול לפזר נבגים בעצם בכל מקום, יש ברירה חזקה להסתגל לסביבות ספציפיות".

נפלאות הפורצ'יני המיובשות

סוד המחקר שלהם שוכן עמוק בלב מוזיאוני הטבע: אוספי פטריות. טרימבל הוא מועמד לדוקטורט בבית הספר למדעי הביולוגיה, מגן על התזה שלו באביב 2023 כדי לקבל את התואר שלו בביולוגיה אבולוציונית. הוא עשה בחירה מקרית כשעבד עם דנטינג'ר כיועצו – בתור אוצר המיקולגיה ב-NHMU, דנטינגר הקים את מעבדת הגנומיקה של NHMU כדי להיות מסוגל לנתח DNA במהירות וביעילות. חשוב יותר למחקר זה, הקשרים המקצועיים של דנטינגר במוזיאוני הטבע ברחבי העולם עזרו לטרמבל לגשת ל-160 הדגימות שהיה כמעט בלתי אפשרי לאסוף אחרת.

"צריך להסתמך על מפגשים אופורטוניסטיים בטבע כדי לאסוף דגימה חיה", מסביר דנטינגר. "זה שונה מהותית מעבודה עם צמחים, שיש בכל עונה, ובעלי חיים, שאפשר לפתות". לפיכך, היה צורך בכמות מדהימה של לוגיסטיקה, תזמון ומזל כדי למצוא, לזהות נכון ולשלוח 160 דגימות שונות ברחבי חצי הכדור הצפוני בחזרה למעבדה ב-NHMU.

במקום זאת, "המחקר שלנו היה אפשרי הודות לפטריות", קובע דנטינגר, בהתייחס לשם לאוספי פטריות במוזיאונים. הם צנחו את מעמקי הפטריות של NHMU והושיטו יד למשתפי פעולה ברחבי העולם.

"ללא עבודת השטח שהצטברה על ידי 80 אנשים שונים, זה לא היה אפשרי", מציין טרמבל. כל הדגימות היו פטריות פורצ'יני מיובשות, יציבות ומוכנות לטרימבל לחלץ את ה-DNA שלהן. מאז Boletus edulisלתפטיר תוחלת חיים ארוכה באופן מפתיע (ההערכה היא עד 45 שנים), הם השתמשו בדגימות רק משנת 1950 כדי לוודא שהמחקר נשמר לכמה דורות בלבד.

טרימבל השתמש בתוכנה מתוחכמת כדי להריץ ניתוחים סטטיסטיים על דגימות אלו. הוא ערך גנוטיפ של 792,923 SNPs (מבוטא "סניפס", קיצור של פולימורפיזמים נוקלאוטידים בודדים), שהם הדרכים האישיות שבהן 160 הגנומים של הפורצ'יני נבדלו זה מזה. על מנת לסווג שושלות עיקריות, הוא סינן את ה-SNPs שהיו קיימים רק בדגימה אחת (שתיחשב רק ל"יחידה משפחתית" או וריאנט אינדיבידואלי) כך שבמקום זאת יוכל לראות רק הבדלים גדולים בין גנומים. בסופו של דבר, טרמבל זיהה 6 שושלות עיקריות.

כשהזינו את הנתונים שלו למודלים מתמטיים, חשף טרמבל רשת מורכבת של ערבוב גנומי, שבו שושלות נותרו מובחנות למרות עדויות לכך ששושלות אחרות התערבבו איתן. המודלים ונתוני המדגם הגיאוגרפיים שלהם הראו שהיכולת הזו להישאר מובחנת נבעה מהסתגלות סביבתית, לא מבידוד פיזי.

שושלות או מינים?

רעיד ודנטינגר נוקטים בגישה אגנוסטית מובהקת לשאלה האם עליהם לזהות את 6 השושלות הנבדלות הללו כ"מינים". הם נמנעים מלעשות זאת במאמרם מכיוון שהם רוצים להתמקד בנתונים הגנטיים ובשאלות הגדולות יותר הקשורות לאסטרטגיות בביולוגיה אבולוציונית. בנוסף, הדיון על המינים הזה הוא שיחה עצבנית אחת.

"אין תהליך פורמלי להגדרת מין", מציין רעדמל, "זה ויכוח מתמשך. לא רצינו לקרוא להם מינים או תת-מינים כי זה מרמז אוטומטית שהם קבוצות מתפתחות בנפרד, מה שהם בהחלט לא. " הם החליטו לקרוא להם שושלות מכיוון שהמונח הזה ניתן לפתרון גנטי, כלומר, ניתן להבחין בין שושלות באופן כימתי באמצעות גישות גנטיות סטטיסטיות.

אבל זה לא אומר שהם לא רוצים להתמודד עם הטקסונומיה. "זה הולך להיות מאמר בקרוב בכתב עת אחר", אומר דנטינגר. עולם הפטריות מעולם לא חווה את התפוצצות התקופה הוויקטוריאנית של זיהוי ושמות מינים שקרה עם בעלי חיים וצמחים. כאשר רק כ-5% ממגוון הפטריות מזוהים, מתן שמות וטקסונומיה חייבים לקרות, ולו רק כדי לעזור למיקולוגים לדבר על הנושא שלהם.

אולם הטקסונומיה של מינים-תת-מינים עבור Boletus edulis מתנער, דנטינגר מבטיח לנו דבר אחד: "טרואר חשוב יותר ממה שאנשים חשבו".



קישור לכתבת המקור – 2022-11-18 01:42:47

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר