Существует мнение, что все растения, в том числе паразиты и плотоядные, осуществляют фотосинтез, но есть некоторые виды, у которых отсутствует необходимый для этого пигмент.
В настоящее время классификация живых существ осуществляется на основе их эволюционных взаимоотношений, выводимых из генетической информации. Однако традиционно большие группы: животные, грибы, растения классифицируются на основе определенных признаков, общих для всех или, по крайней мере, для большинства их членов.
Что делает растение растением?
Например, растения всегда считались многоклеточными организмами, клетки которых имеют клеточные стенки из целлюлозы, организованы в ткани и имеют дифференцированные функции. Кроме того, это автотрофные организмы, которые получают энергию от солнечного света и производят себе пищу из углерода, получаемого из воздуха. Процесс, с помощью которого они осуществляют этот подвиг, называется фотосинтезом, и он осуществляется благодаря особым органеллам, хлоропластам, которые содержат зеленый пигмент: хлорофилл. Этот процесс придает зеленоватый цвет почти всем растениям.
Это общее правило исключительной автотрофности нарушается некоторыми известными исключениями, как, например, плотоядные растения, которые хотя и осуществляют фотосинтез и имеют то автотрофное питание, но восполняют недостаток некоторых питательных веществ за счет захвата и переваривания животных, т. е. гетеротрофно. Существуют также растения, паразитирующие на других растениях, которые проникают в их ткани и используют их питательные вещества. Но в любом случае они остаются зелеными растениями.
Следовательно, мы могли бы сказать, что если в растениях и существует константа, так это то, что все они имеют хлорофилл и осуществляют фотосинтез. Или нет?
Значение микоризы
Деревья обычно имеют густую и сложную сеть корней, из которых они получают большое количество воды и питательных веществ из почвы, и обычно связаны с грибами, которые живут в симбиозе с ними, называемыми микоризами. Открытие микоризы связано с немецким биологом Альбертом Бернхардом Франком, который также ввел термин «симбиоз» и участвовал в первых описаниях лишайников.
Сначала это считалось незначительным и исключительным явлением, до середины двадцатого века, когда было признано большое значение этих взаимосвязей между грибами и растениями. Микориза возникает из корней в еще более сложной и обширной сети мицелия, способной получать воду и питательные вещества далеко за пределы того места, где находятся корни; в отношениях симбиоза микориза снабжает дерево водой и минеральными солями, а взамен растение питает гриб. Этим взаимодействием пользуются определенные паразитические растения, которые паразитируют не на других растениях, таких как омела или повилика, а на растениях, паразитирующих на грибах.
Исторически эти растения считались сапрофитами, то есть они получали питательные вещества из органических веществ в почве, как это делают грибы. Истинные паразитические отношения не были признаны до конца 20 века.
Растения, паразитирующие на грибах
И да, написано правильно. Как есть грибы, паразитирующие на растениях, так и растения, паразитирующие на грибах. Их называют микогетеротрофными растениями (родство называется микогетеротрофным) в настоящее время известно около 400 видов, распределенных по 87 родам. Хотя они распространены по всему миру, наиболее многочисленны они в тропических регионах. В Испании мы в основном находим один вид: Monotropa hypopitys, присутствующий в буковых и сосновых лесах в северной половине полуострова.
Если идея о том, что растения паразитируют на других растениях, для многих достаточно удивительна, то идея о том, что растения паразитируют на грибах, сломала стереотипы. Но самым любопытным в этом поведении является тот факт, что эти растения получают все свои питательные вещества из микоризных грибов, и поэтому они не осуществляют фотосинтез.
По сути, они являются ахлорофиллами, то есть растениями без хлорофилла. Исключение из этого гипотетического общего правила, выдвинутого изначально.
Не такое уж и исключительное поведение
Хотя растения традиционно считались довольно однородной группой, наука все чаще показывает, что они на самом деле являются высокопластичными организмами не только с точки зрения их собственной жизненной истории, но и с точки зрения эволюции.
Подобно паразитизму на других растениях или насекомоядному поведению, ахлорофильные микогетеротрофные растения эволюционировали несколько раз в разное время и в разных линиях. Однако они демонстрируют сильную эволюционную конвергенцию с очень специфическими адаптациями к своему своеобразному образу жизни. У них обычно очень мелкие семена, большое количество семян на каждый плод и обычно анемохорное рассеивание ветром.
Вегетативная часть обычно заметно редуцирована; большая часть растения подземная, беловатого или коричневого цвета. Как правило, они имеют очень редуцированные корни, а иногда и вовсе отсутствуют; вместо этого у них есть утолщенные стебли в виде корневищ или клубней, где они хранят питательные вещества, украденные у гриба-хозяина. Листья исчезли или превратились в крошечные белые чешуйки, окружающие соцветия.
Из-за этого эволюционного эффекта, при котором большинство вегетативных органов превращаются в рудименты или полностью утрачиваются, установление эволюционных отношений микогетеротрофных растений с их соответствующими фотосинтезирующими родственниками было чрезвычайно сложным, и их истинное происхождение во многих случаях было неизвестным, пока в игру не вступил молекулярный анализ.
Использованная литература:
Bidartondo, MI 2005. Эволюционная экология микогетеротрофии. Новый фитолог, 167 (2), 335-352. DOI: 10.1111/j.1469—8137.2005.01429.x
Лик, Дж. Р. 1994. Биология микогетеротрофных («сапрофитных») растений. Новый фитолог, 127 (2), 171-216. DOI: 10.1111/j.1469—8137.1994.tb04272.x
Лик, Дж. Р. 2005. Растения, паразитирующие на грибах: обнаружение грибов у микогетеротрофов и развенчание мифа о «сапрофитных» растениях. Миколог, 19 (3), 113-122. DOI: 10.1017/S0269-915X (05) 00304-6
Меркс, В. и соавт. 2009. Мико-гетеротрофия: когда грибы-хозяева растений. Анналы ботаники, 104 (7), 1255–1261. DOI: 10.1093/aob/mcp235
Вике, С. и др. 2018. Молекулярная эволюция пластидных геномов паразитических цветковых растений. В достижениях в ботанических исследованиях. DOI: 10.1016/bs.abr.2017.11.014
