מחקר הגיוון הגדול ביותר של 'פטריות קסם' חוקר את האבולוציה של ייצור פסילוציבין פסיכואקטיבי

פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס


פסילוביה לפטריות, הידועות בכינויו "פטריות קסם", יש חשיבות עמוקה בתרבויות הילידים של מסו-אמריקה במשך מאות שנים. הם תפסו את תשומת הלב של העולם הרחב כמרכיב פסיכדלי בשנות ה-60 וה-70. כעת, האורגניזמים הידועים לשמצה הללו נמצאים בחזית המהפכה של בריאות הנפש. פסילוסיבין ופסילוצין, התרכובות הפסיכואקטיביות שנמצאות כמעט בכל המינים של פסילוביה, הראו הבטחה כטיפול במצבים הכוללים PTSD, דיכאון, ולהקלה על הטיפול בסוף החיים.

פרסומת

כדי להשתמש בפסילוציבין כתרופה, מדענים זקוקים למפת דרכים נרחבת של הגנטיקה הבסיסית והאבולוציה של התרכובת, מידע שלא קיים. הידע המוגבל שלנו מגיע ממחקר על רק חלק מ-165 המינים הידועים של פסילוביה. רוב הפטריות המייצרות פסילוציבין לא נחקרו מאז שהתגלו לראשונה – עד עכשיו.

צוות חוקרים בראשות אוניברסיטת יוטה ומוזיאון הטבע של יוטה (NHMU) השלים את מחקר המגוון הגנומי הגדול ביותר עבור הסוג פסילוביה. הניתוח הגנומי שלהם של 52 פסילוביה דגימות כוללות 39 מינים שמעולם לא נעשו רצף.

המחברים גילו את זה פסילוביה התעורר הרבה יותר מוקדם ממה שחשבו קודם – לפני כ-65 מיליון שנה, בדיוק כשהאסטרואיד הורג את הדינוזאורים גרם לאירוע הכחדה המונית. הם קבעו שפסילוציבין סונתז לראשונה בפטריות מהסוג פסילוביה, עם ארבע עד חמש העברות גנים אופקיות אפשריות לפטריות אחרות מלפני 40 עד 9 מיליון שנים.

הניתוח שלהם חשף שני סדרי גנים שונים בתוך צביר הגנים המייצר פסילוסיבין. שני דפוסי הגנים תואמים לפיצול קדום בסוג, מה שמרמז על שתי רכישות עצמאיות של פסילוסיבין בהיסטוריה האבולוציונית שלו. המחקר הוא הראשון שחשף דפוס אבולוציוני חזק כל כך בתוך רצפי הגנים העומדים בבסיס סינתזת החלבונים הפסיכואקטיביים.

"אם פסילוסיבין אכן יתברר כסוג זה של תרופת פלא, יהיה צורך לפתח תרופות טיפוליות כדי לשפר את יעילותה. מה אם היא כבר קיימת בטבע?" אמר ברין דנטינגר, אוצר מיקולוגיה ב-NHMU ומחבר בכיר של המחקר. "יש שפע של מגוון של תרכובות אלה בחוץ. כדי להבין היכן הן נמצאות וכיצד הן מיוצרות, עלינו לעשות עבודה מולקולרית מסוג זה כדי להשתמש במגוון הביולוגי לטובתנו".

כל המחקרים פסילוביה DNA הגיע מדגימות באוספי מוזיאונים ברחבי העולם. עשרים ושלוש מתוך 52 הדגימות היו "דגימות מסוג", תקן הזהב המציין מין שלגביו נמדדות כל הדגימות האחרות. לדוגמה, נניח שאתה מזהה פטריית בר כמין מסוים של שנטרל — אתה מהמר שהפטרייה שקטפת זהה לחומר הפיזי שיושב בקופסה במוזיאון. העבודה המולקולרית של המחברים על מיני סוגים היא תרומה מרכזית למיקולוגיה מכיוון שהיא מקימה בסיס סמכותי לכל עבודה עתידית בנושא פסילוביה גיוון בטקסונומיה.

"דגימות מסוג זה מייצגות מאות שנים של מאמץ קולקטיבי של מדענים לתעד מגוון, הרבה לפני שאנשים חשבו על DNA", אמר אלכסנדר בראדשו, חוקר פוסט-דוקטורט ב-U והמחבר הראשי של המחקר. "זה היופי שבדבר – אף אחד לא באמת רצף דגימות סוגים בקנה מידה כזה, ועכשיו אנחנו יכולים לייצר נתונים מולקולריים וגנומיים לפי תקן הזהב של פסילוביה סוגים של אנשים להשוות מולם."

המחקר שפורסם בכתב העת הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים ב-9 בינואר 2024.

טיול בזמן

מחקרים קודמים זיהו את המקבץ של ארבעה גנים הליבה המייצרים פסילוסיבין בהתבסס על ניתוח גנומי של שלושהפסילוביה מִין. המינים היו קשורים זה לזה, ולכולם היו דפוסי גנים תואמים בתוך צבירי הגנים המייצרים פסילוסיבין. הגנומיקה המורחבת של מחקר זה של 52 דגימות של פסילוביה חשף דפוס מובהק שני.

"עבודה זו מייצגת צעד גדול בהבנת היחסים האבולוציוניים ב פסילוביה מכיוון שהוא הראשון הכולל דגימת מינים רחבה ומבוסס על דגימות מסוג", אמרה וירג'יניה רמירז-קרוז, מיקולוגית באוניברסידד דה גוודלחרה ומחברת מובילה של המחקר.

המחברים גילו של-17 דגימות יש את הסדר המקורי, בעוד ש-35 הציגו את הדפוס החדש.

"הראינו כאן שיש הרבה שינויים בסדר הגנים לאורך זמן, וזה מספק כמה כלים חדשים לביוטכנולוגיה. אם אתה מחפש דרך לבטא את הגנים לייצור הפסילוסיבין ותרכובות קשורות, אתה לא עוד צריך להסתמך רק על סט אחד של רצפי גנים כדי לעשות זאת. כעת יש מגוון עצום שמדענים יכולים להסתכל עליו עבור הרבה תכונות או יעילות שונות", אמר דנטינגר, שהוא גם פרופסור חבר לביולוגיה באוניברסיטת יוטה.

תיארוך הקבוצה הראה שפיצול קדום של שני דפוסי צביר הגנים התרחש לפני כ-57 מיליון שנה, מה שתאם גם לשינוי באקולוגיה. סביר להניח שהפטריות הראשונות המייצרות פסילוציבין התעוררו כקבוצה מתפרקת עץ, ולאחר מכן עברו לאדמה לאחר הפיצול, עם כמה מינים כמו Psilocybe cubensis עוברים לגידול על גללי אוכלי עשב. נראה שהמעבר האקולוגי לגללים התרחש לפחות פעמיים באופן עצמאי בהיסטוריה האבולוציונית שלהם.

מה עושה פסילוסיבין לפטריות?

המחברים קיוו שההיסטוריה האבולוציונית של הפסילוסיבין תבהיר את השאלה הבסיסית ביותר – מה עושה פסילוסיבין לפטריות? לאשכולות הגנים המייצרים פסילוציבין יש כנראה תועלת מסוימת, אבל אף אחד לא יודע מה זה.

המבנה המולקולרי של פסילוסיבין מחקה סרוטונין ונקשר בחוזקה לקולטני סרוטונין, במיוחד ב-5-HT, קולטן מפורסם אליו נקשרים סמים פסיכדליים רבים. כאשר חומר כימי נקשר לקולטנים הללו ביונקים ודומים אצל חרקים ועכבישנים, הם מייצרים התנהגויות לא טבעיות ומשונות. חלקם הציעו שמצב נפשי שונה זה עשוי להרתיע ישירות לטריפה. ייתכן גם שפסילוציבין מתפקד כחומר משלשל או גורם להקאה כדי להפיץ נבגים לפני שהם מתעכלים במלואם. עם זאת, פטריות פסילוסיבין מתרחשות לעתים רחוקות בטבע, מה שהופך את זה לא סביר שבעלי חיים ילמדו לזהות אותם. תיאוריה חלופית היא שפסילוציבין הוא הגנה כימית מפני חרקים. עם זאת, חסרים מחקרים אמפיריים, והתצפיות האישיות של המחברים מאשרות שפטריות המכילות פסילוסיבין מארחות באופן קבוע זחלי חרקים בריאים ומשגשגים.

המחברים מכינים ניסויים לבדיקת תיאוריה חלופית שהם מכנים השערת הגסטרופוד. התזמון ותאריכי הסטייה של פסילוביה חופפים לגבול KPg, הסמן הגיאולוגי של האסטרואיד שהשליך את כדור הארץ לחורף אכזרי וממושך והרג 80% מכל החיים. שתי צורות חיים ששגשגו במהלך החושך והריקבון היו פטריות וגסטרופודים יבשתיים. עדויות, כולל תיעוד המאובנים, מראות שלגסטרופודים הייתה גיוון והתפשטות מסיבית מיד לאחר פגיעת האסטרואיד, וידוע כי שבלולים יבשתיים הם טורפים כבדים של פטריות. עם התיארוך המולקולרי של המחקר של פסילוביה עד לפני כ-65 מיליון שנה, ייתכן שהפסילוסיבין התפתח כגורם להרתעת שבלולים. הם מקווים שניסויי ההאכלה שלהם ישפוך אור על השערתם.

בשנת 2020, המחברים הציבו יעד לקבל רצף גנום לכל אחד פסילוביה סוג דגימה. עד כה, הם יצרו גנומים של 71 דגימות וממשיכים לשתף פעולה עם אוספים ברחבי העולם.

"אי אפשר להפריז בחשיבותם של אוספים לביצוע מחקרים כאלה. אנחנו עומדים על כתפיהם של ענקים, שהשקיעו אלפי שעות כוח אדם כדי ליצור את האוספים האלה, כדי שאוכל לכתוב מייל ולבקש גישה לדגימות נדירות. , שרבים מהם נאספו רק פעם אחת, ואולי לעולם לא ייאספו שוב", אמר בראדשו.

מחברים נוספים שתרמו למחקר כוללים את עלי אוואן מ-Guy's and St. Thomas' NHS Trust, Giuliana Furci מ-Fungi Foundation, ולורה Guzmán-Dávalos מאוניברסידד דה גואדלחרה. המחקר מומן על ידי הקרן הלאומית למדע (DEB #2114785) ו-Fungi Perfecti LLC.



קישור לכתבת המקור – 2024-01-10 01:35:55

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר