Παρασιτούν τα φυτά στους μύκητες; #plot_twist
του Σπύρου Οικονομίδη
Οι «τυπικές» σχέσεις φυτών και μυκήτων και η «αναποδιά» της φύσης
Είμαστε συνηθισμένοι στο τυπικό σχήμα: τα φυτά φωτοσυνθέτουν για να παράγουν την τροφή τους, ενώ οι μύκητες αποκτούν τα θρεπτικά απαραίτητα για την επιβίωση τους είτε ως παράσιτα σε φυτικούς ή και ζωικούς οργανισμούς, είτε διασπώντας νεκρή οργανική ύλη. Τα φυτά, ωστόσο, αποτελούν ιδιαίτερα έξυπνους οργανισμούς και μέσω της φυσικής επιλογής έχουν καταφέρει να διαμορφώσουν στρατηγικές, για να αξιοποιήσουν όλους τους διαθέσιμους πόρους. Έτσι μια μικρή, σχετικά, ομάδα φυτών έχει εγκαταλείψει τη φωτοσύνθεση και εξαρτάται πλήρως από άλλους οργανισμούς για την εξασφάλιση των απαραίτητων θρεπτικών συστατικών τους. Αν και ακόμα δεν έχουν ανακαλυφθεί όλα τα παρασιτικά φυτά, μπορούμε να τα διαχωρίσουμε σε δύο βασικές ομάδες: αυτά που εξαρτώνται άμεσα από κάποιο άλλο φυτό, ή αυτά τα οποία εξαρτώνται από κάποιο μύκητα ή κάποιο φυτό αλλά μέσω μιας έμμεσης τριμερούς σχέσης «φυτό-παράσιτο + μύκητας + φυτό-ξενιστής». Στο παρόν άρθρο θα μιλήσουμε για τη δεύτερη περίπτωση φυτών, που έχει επικρατήσει ο όρος μυκοετερότροφα για την περιγραφή τους.
Hipopitys monotropa subsp. hypophagea, Όρος Πάρνηθα (Προσωπικό αρχείο)
Αυτοτροφία και μυκοετεροτροφία: άσπρο-μαύρο ή πενήντα αποχρώσεις του γκρί;
Αναφερθήκαμε παραπάνω σε φυτά τα οποία παρασιτούν σε μύκητες. Πρέπει να σημειωθεί πως οι σχέσεις αυτές δεν είναι απόλυτες, αλλά αντιθέτως υπάρχουν πολλά ενδιάμεσα στάδια μεταξύ των αυτότροφων (φυτών που φωτοσυνθέτουν) και των πλήρως μυκοετερότροφων ειδών (που έχουν εγκαταλείψει πλήρως τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης). Οι ενδιάμεσες κατηγορίες συνήθως δρουν επιλεκτικά ως προς τον μηχανισμό θρέψης τους, ανάλογα τις συνθήκες που επικρατούν μια δεδομένη περίοδο προκειμένου να εξασφαλίσουν τη βέλτιστη «απόδοση» τους.
Σπέρματα του είδους Limodorum abortivum (Προσωπικό αρχείο)
Η ποικιλότητα των μυκοετερότροφων ειδών και τα στοιχεία που τα συνδέουν
Σε αυτή την ιδιαίτερη ομάδα έχουν εντοπιστεί μέχρι στιγμής 535 taxa, με τα περισσότερα να εντοπίζονται στις τροπικές περιοχές. Μεταξύ αυτών υπάρχουν εκπρόσωποι από αρκετές οικογένειες που ωστόσο απέχουν εξελικτικά μεταξύ τους. Κυριαρχούσα οικογένεια από άποψη αριθμού ειδών σε αυτή την ομάδα αποτελεί η οικογένεια των ορχιδεών (Orchidaceae) στην οποία έχουν εντοπιστεί 215 πλήρως μυκοετερότροφα taxa. Κοινά χαρακτηριστικά αυτών των ειδών είναι η απουσία χλωροφύλλης και κατ’ επέκταση πράσινου χρώματος στους ιστούς τους. Ταυτόχρονα τα σπέρματα τους είναι, στην πλειονότητα των περιπτώσεων, μικροσκοπικά πιθανώς λόγω της υψηλής εξάρτησης για τη φύτρωση και την ανάπτυξη τους από μύκητες. Αυτό καθιστά αχρείαστη την ύπαρξη αποθηκών θρεπτικών ουσιών, που σε γενικές γραμμές υπάρχουν στα φυτικά σπέρματα για την υποστήριξη του νεαρού φυτάριου μέχρι να γίνει ικανό να φωτοσυνθέτει.
Ένα ακόμα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό των παραπάνω ειδών είναι τα περιβάλλοντα στα οποία εντοπίζονται. Στις περισσότερες περιπτώσεις αποτελούν σκοτεινά σημεία δασών, όπου το φως δεν μπορεί να φτάσει στον υποόροφο όπου φύονται τα φυτά αυτά. Σε τέτοια ενδιαιτήματα η μυκοετεροτροφία αποτελεί εξελικτικό πλεονέκτημα, καθώς η φωτοσύνθεση δεν είναι εφικτή απουσία φωτός.
Τέλος, πρέπει επίσης να σημειωθεί, πως τα είδη που δρουν ως πλήρως ή ακόμα και ως μερικώς μυκοετερότροφα, παρουσιάζουν υψηλή εξάρτηση από τους συμβιώτες μύκητες από τους οποίους λαμβάνουν τα θρεπτικά συστατικά για την ανάπτυξή τους. Οι μύκητες αυτοί συμβάλλουν ενεργά στη φύτρωση και ανάπτυξη των νέων φυτών, ενώ απουσία αυτών η φύτρωση είναι είτε πολύ δύσκολη είτε αδύνατη. Ταυτόχρονα τα φυτικά αυτά είδη αποτελούν ιδιαίτερα ευαίσθητες ομάδες σε μεταβολές του περιβάλλοντός τους, καθώς αποτελούν συστήματα δύο ή και παραπάνω οργανισμών σε δυναμική ισορροπία. Χαρακτηριστικό παράδειγμα του παραπάνω αποτελεί ο περιορισμός της εξάπλωσης των συμβιωτών του είδους Isotria medeloides, που είχε ως αποτέλεσμα μεγάλος αριθμός των ατόμων του πληθυσμού να βρεθούν σε λήθαργο για τις επόμενες ανθοφόρους περιόδους.
Limodorum abortivum, Πάρνηθα (Προσωπικό αρχείο)
Τι να θυμάσαι:
Τα μυκοετερότροφα είδη εντοπίζονται σε θέσεις που δεν υπάρχει φως, ή αν υπάρχει το φώς του ήλιου είναι περιορισμένο (όπως σκοτεινά δάση).
Όλα τα πλήρως μυκοετερότροφα είδη έχουν μικροσκοπικά σπέρματα.
Η στροφή στην πλήρη μυκοετεροτροφία επιτρέπει στα είδη που τη φέρουν να καταλαμβάνουν ενδιαιτήματα οπου αυτότροφα είδη δεν μπορούν να επιβιώσουν.
Τα πλήρως μυκοετερότροφα είδη εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τους συμβιώτες τους για τη φύτρωση, ανάπτυξη και επιτυχή επιβίωση τους.
Για περισσότερες πληροφορίες:
Leake J.R. (1994). Tansley review no. 69: The biology of myco-heterotrophic (‘saprophytic’) plants. New Phytologist, 127: 171-216.
Mercx V.S.F.T. (2013). Mycoheterotrophy: The biology of plants living on fungi. Springer Science.
Rasmussen N. H., Rasmussen F. N. (2014). Seedling mycorrhiza: a discussion of origin and evolution in Orchidaceae. Botanical Journal of the Linnean Society, 175: 313-327.
Λίγα λόγια για τον Σπύρο Οικονομίδη...
«Είμαι Υποψήφιος Διδάκτορας του Τμήματος Βιολογίας του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών. Τα τελευταία 4 χρόνια το ερευνητικό μου ενδιαφέρον έχει κεντρίσει η αναπαραγωγική βιολογία των ορχιδεών σε παγκόσμιο επίπεδο, αλλά κυρίως των αυτοφυών ορχιδεών της Ελλάδας.
Τα κύρια ερευνητικά μου ενδιαφέροντα αποτελούν: 1) η βιολογία αναπαραγωγής των ορχιδεών της Ελλάδας 2) βιολογία διατήρησης κινδυνευόντων φυτικών ειδών και 3) η ποικιλομορφία των λειτουργικών χαρακτήρων της οικογένειας Orchidaceae.
Στην προσωπική μου σελίδα μπορείτε να βρείτε περισσότερα σχετικά με τη δουλειά και τα ενδιαφέροντα μου, καθώς και τα στοιχεία επικοινωνίας μου.»