Сетчатые споры: зачем шишкогрибу микроскопический орнамент

Спора кажется предельно простой конструкцией — микроскопической частицей, задача которой состоит в расселении гриба. Но стоит увеличить её в сотни или тысячи раз, и на поверхности обнаруживается настоящий рельеф: пересекающиеся гребни, ячейки, шипы и борозды.

У шишкогрибов рода Strobilomyces рисунок поверхности спор настолько характерен, что микологи используют его как один из признаков при определении и разграничении видов.

Шишкогриб, похожий на старую сосновую шишку

Шишкогриб хлопьеножковый — Strobilomyces strobilaceus — относится к семейству болетовых, то есть является дальним родственником белых грибов, подберёзовиков и подосиновиков.

Его внешний вид при этом совершенно иной. Шляпка и ножка покрыты крупными тёмно-серыми хлопьями — остатками защитных покрывал, окружавших молодое плодовое тело.

Именно этот чешуйчатый рисунок и стал причиной названия: плодовое тело действительно напоминает старую раскрывающуюся шишку.

Европейский представитель большого рода

Род Strobilomyces распространён в разных частях света, а особенно высокое видовое разнообразие известно в Азии.

Представители рода образуют эктомикоризу с деревьями: мицелий гриба взаимодействует с корнями растения, получая органические вещества и помогая партнёру в минеральном питании.

Именно сочетание внешних признаков, экологии, географического распространения и строения спор помогает различать многочисленные близкие виды рода.

Споры как микроскопический паспорт вида

У разных видов Strobilomyces базидиоспоры могут иметь заметно различающийся рельеф.

Встречаются сетчатые, полусетчатые, шиповатые, бородавчатые и другие варианты орнаментации. Даже если два гриба внешне похожи, поверхность спор под сканирующим электронным микроскопом может показать важные различия.

Что создаёт рельеф споры

За внешний рисунок отвечает наружная часть оболочки — экзоспорий.

Это прочный слой, который формируется во время развития споры и создаёт гребни, складки и выступы.

В исходном материале «Элементов» отдельно отмечается роль спорополленина — чрезвычайно устойчивого биополимера, связанного с защитными наружными структурами спор.

Такая оболочка должна одновременно выдерживать воздействие внешней среды и сохранять микроскопическую структуру, сформированную ещё до отделения споры от базидии.

Как на гладкой оболочке появляются сетки и гребни

Один из интереснейших вопросов — откуда вообще берётся столь сложный геометрический рисунок.

Предполагается, что наружный и внутренний слои оболочки могут расти и деформироваться с разной скоростью. Из-за этого между ними возникают механические напряжения.

Поверхность начинает изгибаться и образовывать морщины. Затем вдоль них формируются более выраженные гребни, которые и создают окончательный рисунок.

Подобные процессы исследовали с помощью математического и конечно-элементного моделирования, меняя форму споры и соотношение размеров её оболочки.

Где образуются споры шишкогриба

Как и другие болетовые, шишкогриб имеет трубчатый гименофор.

Нижняя поверхность шляпки состоит из множества трубочек. Их внутренняя поверхность несёт базидии — микроскопические структуры, на которых формируются базидиоспоры.

У шишкогриба поры довольно крупные и хорошо заметны. При повреждении ткань может менять цвет, постепенно темнея вследствие химического превращения пигментов.

Первый толчок даёт капля воды

Базидиоспора не просто падает с базидии. У многих базидиомицетов её отделение связано с образованием микроскопической капли воды — капли Буллера.

Когда капля соединяется с другой влагой на поверхности споры, резко изменяется центр масс, а энергия поверхностного натяжения превращается в движение.

Полученного импульса достаточно для отделения споры и короткого полёта от базидии. Экспериментальные и теоретические исследования показывают, что параметры этого механизма тесно связаны с размерами спор и геометрией спороносных структур.

После выстрела начинает работать воздух

Капля Буллера не отправляет спору на большое расстояние. Её задача гораздо скромнее: оторвать спору от базидии и вывести из непосредственной близости от спороносной поверхности.

Затем спора проходит через трубку гименофора, а дальнейший путь уже зависит от силы тяжести и движения воздуха.

Потоки способны подхватить микроскопические частицы и вынести их значительно дальше от плодового тела.

Зачем поверхности быть сетчатой

Орнаментация может влиять не только на систематику, но и на взаимодействие споры с окружающей средой.

Выступы и гребни меняют аэродинамические свойства частицы, увеличивают площадь её поверхности и характер контакта с почвой, водой и другими объектами.

В исходном материале приводится гипотеза, что орнаментированные споры могут лучше сопротивляться смыванию дождевой водой, поскольку их рельеф облегчает удержание на частицах субстрата.

При этом конкретное значение отдельных форм орнаментации для разных видов остаётся областью исследований, поэтому не каждый красивый рисунок обязательно имеет одну простую функцию.

Красота, которую гриб создаёт не для нас

Под электронным микроскопом споры часто выглядят почти архитектурными объектами.

Но сетки, шипы и гребни появились задолго до того, как человек научился их фотографировать.

Для гриба это часть оболочки репродуктивной клетки: защитная конструкция, поверхность взаимодействия со средой и одновременно наследуемый морфологический признак.

Именно поэтому микроскопический рельеф спор оказывается интересен сразу нескольким наукам: систематике, биомеханике, экологии и физике микроскопических частиц.