Кто сказал, что все вирусы приносят только вред? Оказывается, в природе существует целый класс удивительных микроорганизмов, способных превратить врагов наших садов и полей в верных союзников. Речь идет о вирусах грибов — невидимых обитателях грибного царства, которые могут кардинально изменить поведение своих хозяев.

Представьте себе: патогенный гриб, который обычно уничтожает урожай, вдруг начинает защищать растения от других болезней. Звучит как научная фантастика? Но это реальность современной микологии, науки о грибах. Ученые всего мира активно исследуют эти крошечные создания, открывая все новые возможности их использования в сельском хозяйстве и медицине.

Удивительная история открытия скрытого мира грибных патогенов

История изучения вирусов грибов началась довольно прозаично — с болезни шампиньонов на ферме братьев Ла Франс в Пенсильвании в 1948 году. Грибоводы заметили странные симптомы: шляпки становились мелкими, а ножки искривлялись самым причудливым образом. Потребовалось целых четырнадцать лет, чтобы ученые поняли истинную причину этого недуга.

Когда в 1962 году исследователи наконец установили вирусную природу болезни Ла Франс, это стало настоящим прорывом. Оказалось, что грибы, как и все живые организмы, могут страдать от вирусных инфекций! Это открытие положило начало совершенно новой области науки — микологической вирусологии.

Сегодня исследователи переживают настоящий золотой век открытий в этой сфере. Мэтт Кассон, миколог из Университета Западной Виргинии, отмечает, что современные технологии позволяют обнаруживать вирусы даже там, где их присутствие никак не проявляется внешне. Анализ ДНК и РНК открывает перед учеными скрытую вселенную взаимодействий между грибами и их невидимыми спутниками.

Не правда ли, удивительно, что большинство грибов остаются неописанными наукой? А их вирусы изучены еще меньше. Это означает, что нас ждет множество захватывающих открытий в ближайшем будущем.

Невероятное разнообразие форм существования грибных микроорганизмов

Если вы думаете, что все вирусы похожи друг на друга, то грибные вирусы разрушат это представление. Мэрилин Руссинк, эколог-вирусолог из Университета штата Пенсильвания, утверждает: «Почти все грибы имеют вирусы — они чрезвычайно распространены».

Грибные вирусы демонстрируют поразительное разнообразие:

Структурные особенности:

• Некоторые вирусы вообще не имеют белковой оболочки;
• Другие «занимают» оболочку у соседних вирусов;
• Многие никогда не покидают уютного убежища своего хозяина;
• Встречаются настоящие генетические гиганты с более чем 300 генами.

Способы передачи:

• Передача происходит при слиянии грибных нитей в почве;
• Родственные грибы могут делиться внутренним содержимым вместе с вирусами;
• Некоторые виды способны распространяться через насекомых;
• Редкие формы могут существовать как свободные частицы.

Ученые обнаружили случаи, когда один гриб содержал 17 различных вирусов одновременно, а некоторые экземпляры служат домом для более чем 20 видов! Джиатао Се из Сельскохозяйственного университета Хуачжун в Китае называет это явление «вирусным общежитием».

География распространения грибных вирусов впечатляет не меньше. Их находят в самых неожиданных местах:

1. В морских грибах, живущих в морской траве;
2. У грибов морских огурцов на океанском дне;
3. В древних грибах, пробуждающихся из тающей вечной мерзлоты;
4. В геотермальных источниках Йеллоустоунского парка.

Удивительные союзы: как вирусы создают межцарственные коалиции

Природа полна неожиданных партнерств, но случай с травой дихантелиум в Йеллоустоуне превзошел все ожидания ученых. Эта трава растет на почвах, разогретых до 50 градусов Цельсия, что смертельно для большинства растений. Секрет выживания оказался в тройном союзе: трава, гриб Curvularia protuberata и его вирус.

Без гриба трава вянет и желтеет при высоких температурах. С грибом, но без вируса — тоже погибает. Лишь присутствие всех трех участников этого необычного альянса обеспечивает процветание в экстремальных условиях. Мэрилин Руссинк подчеркивает: «Вирус обязательно должен присутствовать. Им нужны все трое».

Синдром белого носа у летучих мышей дал ученым еще один пример того, как вирусы влияют на распространение грибных заболеваний. Этот недуг унес жизни более 6 миллионов летучих мышей в Северной Америке с 2006 года. Гриб Pseudogymnoascus destructans поражает морды, уши и крылья животных, но делает это эффективно только благодаря своему вирусному партнеру.

Исследователи использовали мутации в быстро эволюционирующем гене вирусной оболочки как своеобразные «отпечатки пальцев», чтобы проследить распространение болезни от Коннектикута до других штатов и даже до Вашингтона. Только грибы с вирусом способны производить жизнеспособные споры в больших количествах, что объясняет стремительное распространение эпидемии.

Еще более удивительным оказалось открытие межцарственной передачи вирусов. В китайской провинции Внутренняя Монголия ученые обнаружили в грибе, поражающем корни картофеля, вирус мозаики огурца — типично растительный патоген. В лабораторных условиях этот вирус легко переходил:

• От растений к грибам;
• От грибов обратно к растениям;
• Между различными видами растений через грибного посредника.

Более того, исследователи доказали возможность обратного процесса: грибной вирус Cryphonectria hypovirus 1 успешно заражал растения табака. Правда, для распространения по всему растению ему требовалась помощь растительного вируса, который предоставлял «белки движения».

Революционные методы биологической защиты растений и перспективы для животных

Если грибы — враги фермеров, то вирусы грибов могут стать их лучшими друзьями. Эта идея не нова, но современные технологии придают ей совершенно новое звучание.

Исторический успех применения вирусов для защиты растений связан с каштанами. В середине прошлого века европейские ученые обнаружили, что вирус Cryphonectria hypovirus 1 замедляет грибную инфекцию, давая деревьям время для мобилизации иммунной системы. К сожалению, американские каштаны оказались генетически несовместимыми с донорскими грибами, поэтому метод там не прижился.

Современный прорыв связан с работой китайских исследователей. Джиатао Се и его коллега Даохун Цзян разработали революционную технологию борьбы с белой гнилью — заболеванием, поражающим более 700 видов растений. Их секретное оружие — вирус SsHADV-1, который кардинально меняет поведение гриба-вредителя Sclerotinia sclerotiorum.

Механизм действия удивляет своей элегантностью:

1. Вирус ослабляет способность гриба вызывать болезни;
2. Зараженный гриб превращается в своеобразную «вакцину»;
3. Контакт с таким грибом активирует защитные механизмы растения;
4. Растение становится устойчивым не только к белой гнили, но и к другим заболеваниям.

Более того, вирусно-грибной комплекс влияет на гормональную сигнализацию растений и их суточные ритмы, стимулируя рост. Полевые испытания показали впечатляющие результаты: урожайность рапса, риса и пшеницы значительно возросла после обработки.

Тимоти Джеймс из Мичиганского университета называет возможность передачи вируса через распыление или насекомых «настоящим прорывом». Патенты на эту технологию уже одобрены в Китае, Канаде и США.

Перспективы защиты животных выглядят не менее многообещающими. Джеймс работает над защитой земноводных от смертоносного хитридиевого гриба, используя знания о поражающих его вирусах. Руссинк экспериментирует с вирусами, заражающими плесень Aspergillus, которая вызывает аллергические реакции у людей с астмой или кистозным фиброзом.

Основные направления применения вирусов грибов в будущем:

• Создание экологически чистых фунгицидов;
• Разработка «живых вакцин» для растений;
• Защита редких видов животных от грибных инфекций;
• Борьба с опасными для человека плесневыми грибами;
• Повышение устойчивости сельскохозяйственных культур к стрессам.

Впрочем, как честно признает Джиатао Се, многие из этих применений пока остаются «просто мыслями». Но разве не так начинались все великие открытия? От наблюдения странных шампиньонов на ферме братьев Ла Франс до создания биологического оружия против болезней растений — путь науки полон неожиданных поворотов и удивительных открытий.