Чудо на пшеничном или капустном поле, на грядке помидоров или лука случается каждый год. Даже если ты к нему привык, чудо остается чудом. В общих чертах мы знаем, что такое растения, что они выращиваются человеком, что у них есть стебли, листья и корни.

Мир живого разделен биологами на три царства: животных, растений и грибов. Их союз можно пояснить на примере взаимодействия грибка триходермы, корня растения и дождевого червя: по одному представителю от каждого царства.

Растение – основная цель деятельности человека в поле. Их много, сельскохозяйственных растений, но почти у всех есть корень, стебель и листья. Поскольку взаимодействие трех царств, о котором я собираюсь рассказать, происходит под землей, в почве, для нас из всех частей растения самым важным будет корень.

Дождевой червь – удивительное животное. Каждому, кто при виде его говорит «Фи!», можно рекомендовать провести над собой такой эксперимент. Положите червя на ладонь левой руки, а пальцем правой проведите легонько по нему сначала в одну сторону, потом в другую. В одном из движений почувствуете, что червь не гладкий, а шероховатый. Это означает, что погладили его против чешуек или микроножек, то есть от хвоста к голове. А если у существа есть голова и хвост, и оно – не рыба, то это, без сомнения – животное. Масса дождевых червей внутри хорошего луга значительно больше, чем вес скота, который на этом лугу пасется. Причем не в пять, а, чаще всего, в 200 раз.

Но самым поразительным из троих покажется нам почвенный грибок триходерма. Относится он к так называемым низшим грибам. Сейчас расскажу про него такое, что и мне, и вам покажется несправедливым считать его низшим не только по отношению к другим грибам, а даже и по отношению к нам с вами.

Гриб триходерма присутствует во всех почвах мира от тропиков до полярных кругов. В отличие от химзащиты он, как и прочие биопрепараты, безвреден для человека, животных и насекомых. Но биопрепараты не хуже химии противодействуют большинству гнилостных заболеваний сельхозкультур, от мучнистой росы до фузариоза. Триходерма не убивает как химикат, она усиливает конкурентные позиции тех, кто работает на общее благо и укрощает тех, кто стремится победить любой ценой.

Общение в царстве грибов происходит по трем каналам. Наиболее изучен канал обмена химическими соединениями, продуктами обмена веществ. Транспортация веществ, какими обмениваются грибы не только между собой, но и с растениями, и бактериями, называется метаболизмом. Поэтому и вещества, какими они обмениваются, называются метаболитами.

Почему обмен метаболитами исследован больше других? Не только по той причине, что у химиков это лучше получается.

Главная причина в том, что химия переводит общение из описания самого общения (социологии или этологии) до уровня химических реакций. И это кажется надежным основанием для выводов. Сама проблема общения оказывается в стороне. Только-только к ней начинают подступаться биологи, ранее занимавшиеся поведением животных. По этой причине в описаниях общения микроорганизмов много химии и почти нет социологии.

С этой оговоркой поясню некоторые термины, используемые далее.

Первичными метаболитами называются те химические соединения, которые присущи всем живым организмам - от вируса до человека.

У каждого вида живых существ есть свой дополнительный уникальный набор биохимических соединений и цепочек их химических превращений. Они названы вторичными (то есть не общими, а специфическими) метаболитами. Вторичный метаболизм исследован лишь в 10% флоры мира, да и то весьма поверхностно. Грибы в этом исследовании охвачены меньше других живых организмов.

Метаболиты делятся на летучие и нелетучие. Режешь лук - глаза слезятся - не до того, чтобы задумываться над самим процессом, а на самом деле это работают летучие метаболиты.

Вторичными метаболитами могут быть самые разные вещества, выполняющие к тому же разные функции. По многим наука еще не догадывается об их назначении. Поэтому не всегда ясно, можно ли это химическое соединение отнести ко вторичным метаболитам, или оно вообще не включено в обмен веществ.

Поэтому используются косвенные критерии и обтекаемые формулировки. Говорится, например, что «как правило» это - низкомолекулярные биологически активные соединения, у которых разнообразие предшественников меньше, чем у них самих.

Второй канал общения – контактный, с помощью специальных органов – талломов, которые появляются по мере необходимости. Представьте себе, что вы захотели подмести пол, и одна ваша рука силой мысли тут же превратилась в веник, а другая – в совок. Закончили подметать – и опять у вас две руки, как будто, ни в чем не бывало. Даже мыть руки не нужно, при повторном перерождении они очистились сами. Вы, возможно, уже рассмеялись, но по прогнозам компании Google для человека такие возможности откроются в 2099 году.

А вот для грибов такая возможность появилась миллиарды лет назад. У них различают много видов талломов, совсем непохожих друг на друга.

Сарциноидный тип таллома представляет собой переходную форму между одноклеточными и многоклеточными образованиями. Его клетки могут делиться в трех направлениях, Нитчатые талломы - многоклеточные структуры, деление клеток которых происходит в одной плоскости, формируя нити толщиной в один, реже несколько рядов клеток.

Нити образуются как простые, так и разветвленные. Клетки нитей при делении образуют поперечные перегородки, обеспечивая постоянный рост таллома в длину.

Таллом монадного (жгутикового) типа представляет собой иногда объединяющиеся в колонии отдельные клетки стабильной формы, активно передвигающиеся с помощью движения жгутиков. Это как будто ваша рука по вашему желанию «сбегала» на кухню за кофе.

Ещё круче амебоидный таллом – одноядерная клетка, без клеточной стенки. Она обладает способностью к амебоидному движению (перетеканию). Такая амеба отделяется от основного тела гриба (от грибницы), у неё вырастают микроножки (педиподии) и она передвигается в сторону замеченной (каким-то образом?!) на расстоянии еды, обволакивает её и притаскивает к основной части гриба. Тут уж у меня не хватает фантазии, чтобы провести аналогию с обедом или пикником. Может, у кого из читателей и получится?

Собственно, и грибница – это частный случай таллома. Он состоит из тонких ветвящихся нитей — гифов, которые могут быть разделены септами (поперечными перегородками) на клетки (клеточный мицелий) или не иметь септ (неклеточный мицелий).

Теперь, когда трое представителей разных царств вам представлены, начну рассказывать, как они между собой взаимодействуют. Можно даже сказать, как дружат.

Червь под землёй натыкается на мелкие корешки растения и съедает их. Растению обидно, но очень выгодно. Все, что червь переварил, он оставляет за собой в прокопанном им канальце. Растение начинает наращивать новые корни не только для того, чтобы восстановить потерю. Корнями он начинает поиски оставленного червем прекрасного питания. Одни растения делают это с успехом, другие не умеют получить свою выгоду.

Очень похожи отношения червя и грибка. Червь поедает кусочки грибницы, но грибница растёт быстрее, чем корни, да и волокна её тоньше. Грибу меньше жаль потерянного, а пользы партнёрам больше. Через каналы после червя им поступают к грибнице кислород и азот воздуха.

Сложнее отношения между грибком и растением. Грибница прилипает к корню и у неё формируется особый таллом – апрессорий (присоска). С его помощью гриб химически прокалывает кору корня и вводит в полученное наноотверстие метаболит, функция которого сообщить: «Готов поставлять фосфор, азот и прочее в нужной тебе форме. Что получу взамен?».

Идёт обмен информационными метаболитами, в результате апрессорий увеличивает отверстие в корне, информационная стадия общения закончилась. По достигнутому на этом этапе соглашению растение «гонит» к прилипшей к его корням грибнице до 20% протеинов и сахаров, заработанных его листьями через фотосинтез. Гриб – растению, растение – червю, червь – грибку.

Фактически складывается рыночная экономика, в которой есть и свои инвестиции. Для роста обмена между грибом и растением нужно больше корней, растение начинает отращивать боковые корни, увеличивая их поверхность в два-три раза. Агрономы называют этот процесс мочкованием.

Червь оставляет внутри себя части грибка, чтобы триходерма помогала уничтожать нечаянно попавшуюся червю отраву. Аэрация почвы, насыщение её воздухом, благодаря работе червей, увеличение ими плодородия почвы – тоже инвестиции, нужные и растению, и аэробному грибку.

Теперь представим себе несколько критических ситуаций, изменений внешних условий, мешающих миру трёх царств. Например, случилась засуха. Как реагируют на неё трое друзей –товарищей? Они не разбегаются, чтобы спасаться поодиночке. Всем им нужна вода. Наименьшая опасность – для грибка. Он попросту заснёт и будет дожидаться дождя или полива. Его споры могут пережить космическое путешествие, для него переждать хоть тысячу лет в сухой земле– вроде незаметного развлечения.

Но двое его друзей погибнут: растение засохнет, а червяк не сможет найти себе питание, если земля станет твёрдой. И потому грибница триходермы начинает расти вниз, иногда до трех метров за водой, не для себя, для всех.

Понятно, корень-то растет медленнее, может не успеть. Червь-то сам спасётся, уползёт во влажную глубину. Правда, когда он вернётся, то встретят его совсем неживые грибные споры и засохшие корни. И потому червь начинает помогать грибнице в её походе вниз за водой. Он прокладывает канальцы, по которым гифы грибницы, не встречая сопротивления почвы, быстро достигают воды далеко внизу.

Два товарища достигли воды, и тут начинается чудо. Грибница, что установлено экспериментами, потребляет найденную воду. Но дальше внутри неё вода пропадает. Есть какие-то химические соединения, содержащие кислород и водород, но воды нет. И она появляется только в апрессории, в месте контакта грибницы и корня.

Ещё одна неприятная ситуация. Вдруг в мир трех царств вторгается враг, несущий болезни патоген: грибок или бактерия. Пусть это будет грибок фузариум. Он приводит к заболеваниям многих растений. Если он поразил пшеницу, то человеку достается «пьяный хлеб», от которого у человека не просто состояние как у пьяного, но и тяжёлые болезни: поражение спинного мозга, наследственные заболевания.

Вряд ли три друга что-то собираются делать для человека, они просто сохраняют свой уютный мир трех царств. Поэтому на агрессора обрушиваются с трёх сторон.

У растения повышается сопротивляемость, оно начинает вырабатывать против врага агрессивные химические соединения. Червь целенаправленно ест патогенные грибки больше, чем дружественные. Правда, предварительно, чтобы не отравиться, он закрепляет в своем кишечнике кусочки мицелия триходермы. А грибок душит чужую грибницу специально для этого порождёнными талломами, травит её антибиотиками, блокирует клетки врага летучими метаболитами.

Его приёмы борьбы с врагом поразительны. Вот таллом делает отверстие в клетке патогена. В неё впрыскиваются соединения, формирующие по внутренней стороне стенок клетки хитин, почти такой же, как у краба или рака. Клетка перестает дышать и погибает.

Интересно, что три товарища из разных царств никогда не добивают врага до конца. Им нужно только, чтобы он отступил, не мешал их жизни.

Человеку из троицы нужно только растение. Пока ещё многие из нас действуют под стать патогену, применяют химикаты, нарушая дружбу трёх царств, благополучие почвенной экономики. Битва за урожай – частный случай войны, которую человек ведёт не только в отношении грибков или червяков.

Я привёл пример, который не только обогатит Ваши познания, но и покажет, как мирно жить, помогая друг другу.

Ю.П. Воронов