Галлюциногенные грибы поделились друг с другом рецептом синтеза психоделиков

Американские биологи считают, что галлюциногенные грибы обзавелись кластерами генов, позволяющими вырабатывать психоделик псилоцибин, в результате горизонтального переноса, сообщается в Evolution Letters. 

Исследователи пришли к такому выводу, проанализировав несколько видов грибов из разных семейств. По мнению авторов, грибы вырабатывают псилоцибин, чтобы отпугнуть насекомых, которые либо поедают их, либо конкурируют с ними за пищу.

Псилоцибин синтезируют более 200 видов грибов, которые относятся к нескольким семействам пластинчатых. 

По строению это вещество похоже на серотонин и галлюциногенный эффект, который оно оказывает на людей, обусловлен стимуляцией серотониновых рецепторов 5-НТ2А. Вещество служит вторичным метаболитом, которые в разных организмах могут выполнять транспортные или защитные функции. Хотя роль псилоцибина для жизнедеятельности грибов до сих пор неизвестна, предположительно, он служит для регулирования поведения многоклеточных организмов.

Галлюциногенные грибы Panaeolus cyanescens:

Грибы вырабатывают псилоцибин из аминокислоты триптофана в процессе многоступенчатого биосинтеза, в котором задействован целый ряд ферментов. Соответственно, они кодируются несколькими генами, по-видимому, образующими в геноме грибов кластер.

Авторы нового исследования под руководством Джейсона Слота (Jason Slot) из Университета штата Огайо предположили, что грибы из разных семейств с помощью горизонтального переноса от других грибов, которые росли поблизости, получали кластеры генов, кодирующие ферменты для синтеза псилоцибина. В отличие от вертикального переноса, в ходе которого ДНК передается от предков потомкам, во время горизонтального переноса её передают друг другу организмы, не являющиеся родственниками. Например, паразитические бактерии могут передавать свою ДНК хозяйскому организму, и со временем она встраивается в его геном. 

Чтобы проверить свою гипотезу, учёные секвенировали геномы трёх видов галлюциногенных грибов: Psilocybe cyanescens из семейства строфариевых, огнёвку (Gymnopilus dilepis) из семейства паутинниковых, и Panaeolus cyanescens из семейства больбитиевых. 

Для контроля авторы работы секвенировали геномы трёх видов грибов, не вырабатывающих псилоцибин. Чтобы подтвердить функции кластера, исследователи проверили экспрессию генов грибов в бактериальной системе. А наличие полученных ферментативным синтезом веществ проанализировали с помощью масс-спектрометрии. 

Как и предполагали авторы, у всех галлюциногенных грибов обнаружился искомый генный кластер, а у контрольных видов — нет. По мнению исследователей, одинаковый генный кластер у трёх «дальних родственников» свидетельствует о том, что грибы обменивались генами с помощью горизонтального переноса.

Исследователи в своей работе предположили, что грибы стали вырабатывать псилоцибин для защиты от насекомых. 

Большинство галлюциногенных грибов растёт либо в навозе, либо в гниющих или живых деревьях; там где много насекомых, которые могут либо конкурировать с грибами за пищу, либо использовать в пищу их самих. Предположительно, псилоцибин может менять поведение насекомых, в частности термитов, которые тоже питаются древесиной. Хотя доказательств своей гипотезы авторы не приводят, они иллюстрируют её примером мушек-дрозофил, у которых аналогичное псилоцибину вещество-антагонист серотониновых рецепторов 5-НТ2А блокирует пищевое поведение.