Mohli jsme mít uhlí dost a dost. Nebýt evoluce dřevožroutských hub

02.07. 12:27 | Autor: - von -

Nebýt dřevokazných hub, horníci mohli mít podstatně více práce.

Světové zásoby černého uhlí mohly být mnohonásobně větší, kdyby se před 300 miliony lety jedna skupina hub nenaučila rozkládat do té doby nedobytnou složku dřeva. Bylo by to dobře? To už je jiná otázka, na kterou studie publikovaná v časopise Science neodpovídá.

Černé uhlí vznikalo v období před 360 až 300 miliony lety. V té době souš vůbec poprvé pokryly lesy. Stromové formy plavuní, přesliček a kapradin určovaly ráz tehdejších ekosystémů.

Buněčné stěny vývojově starších a nižších rostlin byly tvořeny převážně celulózou, kterou už tehdy uměla rozkládat řada mikroorganismů. Ale stromy přišly s evolučním vynálezem: kromě celulózy své buněčné stěny zpevnily ligninem - polymerem, který dává dřevu jeho tvrdost a pevnost. A protože se s ním do té doby žádné mikroorganismy nesetkaly, neměly na jeho rozklad k dispozici vhodné enzymy. Důsledek? Dřevo padlých stromů zůstávalo ležet na zemi, postupně ho zakryly sedimenty a bez přístupu kyslíku se proměnilo v černé uhlí.

Období prvohor, které bylo vznikem černého uhlí charakteristické, se příznačně jmenuje karbon. Přibližně před 300 miliony lety však skončilo. Geologové pro to mají řadu vysvětlení, nyní přibylo další. A na rozdíl od předchozích v něm hrají hlavní roli organismy. Konkrétně skupina stopkovýtrusných hub, která se naučila lignin rozkládat na jednodušší organické látky. Dřevo se změnilo v dostupnou "potravinu" a globální cyklus uhlíku se dramaticky proměnil.

Snímek z elektronového mikroskopu zachycuje dřevo napadené bílým tlením. Takzvané bílé tlení, pojmenované podle barvy napadeného dřeva, dnes obstarávají například různé druhy chorošů, troudnatců, ale také hlíva ústřičná a stovky dalších druhů hub. Jejich potomci získali klíčovou mutaci, která rozklad ligninu umožnila, právě před 300 miliony lety.

V časopise Science o tom informuje tým 71 vědců z dvanácti zemí, který prozkoumal kompletní genomy 31 druhů dřevokazných hub. K výpočtu doby, která od vzniku mutace uplynula, použili metodu tzv. molekulárních hodin.

Molekulární hodiny

Čím více se od sebe dva druhy svými geny liší, po tím delší dobu se vyvíjely samostatně. Dá se tak odhadnout, před jak dlouhou dobou žil jejich poslední společný předek. Jenomže molekulární hodiny ukazují pouze relativní čas, protože si nejsme jisti, jak rychle "tikají" - tedy jak rychle se nové mutace objevují. Odhalí například, který ze tří příbuzných druhů se od zbylých dvou oddělil jako první. Takto se mimo jiné zjistilo, že naším nejbližším příbuzným je šimpanz. Gorila se na samostatnou cestu evoluce vydala ještě předtím, než se od sebe oddělili potomci posledního společného předka lidí a šimpanzů.

Pro vztažení molekulárních hodin k absolutnímu času je potřeba kalibrovat je pomocí fosilií, jejichž stáří je spolehlivě známo. V tomto případě vědci využili fosilie tří pravěkých hub, jejichž geologické stáří je určeno s dostatečnou spolehlivostí. Víc jich vědci bohužel neměli k dispozici, protože měkká pletiva hub fosilizují jen za výjimečných podmínek.

Místo uhlí "houbová" biopaliva

Outkovka pestrá - jedna z dřevokazných hub schopných rozkládat lignin. Dřevokazné houby se tedy v dávné minulosti postaraly o omezení zásob černého uhlí. Dnes by však naopak mohly pomoci při výrobě čistých biopaliv. Autoři výzkumu v jejich genomech odhalili řadu genů zodpovědných za rozklad dřevní hmoty. Metodami genového inženýrství je v principu možné vložit je do nejrůznějších mikroorganismů fungujících jako bioreaktory.

Enzymy kódované těmito geny by narušily strukturu buněčných stěn, v nichž je jinak celulóza pro rozkladné organismy jen těžko dostupná. Pak už by nic nebránilo tomu rozložit dřevo na jednoduché cukry, které by pak kvasinky zkvasily na bioetanol. Bylo by to podstatně efektivnější než dnešní spoléhání se pouze na rostliny produkujcíí ve velkém množství jednoduché cukry (např. cukrová třtina) nebo oleje (řepka olejka).

Foto: Profimedia , A. Justo & D. Floudas

Autor: - von -