A lucfenyő kérge nem védtelen fal. Közvetlenül alatta élő szövet húzódik, amely tápanyagokat szállít, és nagy mennyiségben tartalmaz a rovarokkal és kórokozókkal szemben ható fenolos vegyületeket. A szúbogarak mégis képesek járatokat nyitni benne, velük együtt pedig gombák egész közössége telepszik meg a fában.

A jénai Max Planck Kémiai Ökológiai Intézet kutatói most egy különösen kifinomult gombastratégiát tártak fel. Bizonyos fajok előbb lebontják a lucfenyő mérgező védőanyagait, majd egy ribóz nevű egyszerű cukrot kapcsolnak a még mindig káros bomlástermékekhez. A kémiai átalakítás stabil és ártalmatlanabb vegyületeket hoz létre, így a fa egyik fontos védelmi vonala kikapcsol.

Mivel védekezik a lucfenyő a kéreg alatt?

A háncsszövet, vagyis a kéreg alatti élő réteg a tűlevelekben előállított tápanyagokat továbbítja a gyökerek felé. Mivel a szúbogár és lárvái éppen ebben a tápláló zónában készítik járataikat, a fa erős kémiai védelemmel őrzi. A fenolos vegyületek a kéreg száraz tömegének akár öt százalékát is kitehetik, és sok mikroorganizmus növekedését gátolják.

Amikor azonban rengeteg szú egyszerre támad, nem egyedül érkeznek. Testükön és járataikban különféle gombákat szállítanak, amelyek közül több képes megtelepedni a fában. A bogár–gomba kapcsolat fajonként és helyzetenként eltérő lehet, de egyes mikrobák lebontják a fa védekező anyagait, és ezzel kedvezőbb környezetet teremtenek saját maguknak, valamint közvetve a bogaraknak is.

Mit csinál a gomba a cukorral?

Ruo Sun, Snehal K. Nimbkar és munkatársaik tizenkét, lucfenyőhöz és szúbogarakhoz kapcsolódó gombafajt vizsgáltak. Valódi lucfenyőkérgen és mesterséges táptalajon tenyésztették őket, majd kémiai elemzéssel követték, milyen anyagokká alakítják a fa védővegyületeit. Több gomba megkezdte a méregtelenítést, de a bomlástermékek egy része továbbra is mérgező maradt.

Két faj, a Coprinellus radians és a szújáratokból ismert Cylindrobasidium ipidophilum még egy lépéssel tovább ment. Ribózt kapcsolt a bomlástermékekhez, vagyis ribozilációt végzett. Ez a kis molekuláris kiegészítés csökkentette a vegyületek mérgezőségét, és megakadályozta, hogy más élőlények anyagcseréje könnyen visszaalakítsa őket az eredeti, károsabb formába.

Miért volt nehéz felismerni a ribózt?

A kutatók először csak azt látták, hogy egy öt szénatomos cukor kapcsolódott a molekulához. A ribóz, a xilóz és az arabinóz tömege azonos, ezért egyszerű tömegméréssel nem lehetett megkülönböztetni őket. Baoyu Hu, Yoko Nakamura és kollégáik kiterjedt mágneses magrezonancia-vizsgálatokkal igazolták, hogy valóban ribózról és annak meghatározott térbeli formájáról van szó.

Ez azért különösen érdekes, mert a glükóz kapcsolásával járó méregtelenítés jól ismert biokémiai fogás, a ribóz ilyen szerepét viszont eddig alig vizsgálták. A kutatók szerint könnyen lehet, hogy más rendszerekben is jelen van, csak a korábbi elemzések automatikusan glükózt feltételeztek vagy nem tudták pontosan azonosítani a cukrot.

Nem egyetlen gomba dönti le a fa védelmét

A vizsgálat egyik legfontosabb tanulsága, hogy a lucfenyő kémiai védelmét valószínűleg több gombafaj együtt bontja le. Egyesek más-más vegyületet támadnak, némelyek csak részben méregtelenítenek, a ribózt kapcsoló fajok pedig tartósan lezárhatják a folyamatot. Jonathan Gershenzon és munkatársai ezt egyfajta gombakonzorciumként írják le, amely közösen nyit kémiai kaput a kéregben.

Ez nem tudatos összeesküvés a fa ellen. A gombák saját fennmaradásukért dolgoznak, a szúbogár pedig kihasználja azt a környezetet, amelyet a vele utazó mikroorganizmusok alakítanak ki. A kölcsönhatás eredménye mégis több lehet az egyes fajok külön-külön végzett tevékenységének egyszerű összegénél.

Lehet ebből új védekezési módszer?

A legerősebben riboziláló gomba különösen jól növekedett lucfenyőkérgen, ami arra utal, hogy a képesség valódi előnyt ad neki. Ha sikerül azonosítani a folyamatért felelős enzimet, és feltárni, hogyan befolyásolja a szújáratok teljes mikrobiomját, később célzott erdővédelmi megoldások is születhetnek. Elméletileg a gombaközösség összetételének módosítása vagy egy kulcsfontosságú méregtelenítő lépés gátlása gyengítheti a bogarak sikerét.

Ettől azonban még messze vagyunk. Az erdei ökoszisztéma mikrobiomjába belenyúlni kockázatos, mert ugyanaz a szervezet több kapcsolatban is részt vehet, és a laboratóriumi hatás nem feltétlenül ismétlődik meg egy élő, időjárásnak kitett erdőben. Az eredmény most elsősorban azt mutatja meg, hol érdemes tovább keresni.

A szújárat tehát nem pusztán egy bogár alagútja a fában, hanem apró kémiai üzem, ahol növényi mérgek, gombák és cukormolekulák találkoznak. A lucfenyő védekezése erős, de ellenfelei sem egyetlen eszközzel dolgoznak. Néha egy erdő sorsa azon múlhat, hogy egy mikroszkopikus gomba melyik cukrot kapcsolja egy láthatatlan molekulához.