Защита грибов: живая библиотека «жизненно важных инженеров экосистем» в США находится под угрозой закрытия | Грибы

яв большой теплице в Университете Канзаспрофессор Лиз Козиол и доктор Терра Любин ухаживают за рядами суданской травы в отдельных пластиковых горшках. В корнях каждого разбросанного растения обитает особый штамм невидимого почвенного гриба. Полки ближайшей холодильной комнаты заставлены тысячами пластиковых пакетов и флаконов, содержащих споры грибов, собранные с этих растений, а затем тщательно сохраненные исследователями.

Образцы в этой, казалось бы, ничем не примечательной комнате являются частью Международной коллекции везикулярно-арбускулярной микоризы. Грибы (INVAM), крупнейшая в мире живая библиотека почвенных грибов. Создаваясь четыре десятилетия, он может прекратить свое существование в течение года из-за сокращения федерального бюджета.

Для ведущего миколога Тоби Кирса это было бы катастрофой. «INVAM представляет собой библиотеку сотен миллионов лет эволюции», — сказал Кирс, исполнительный директор Общества защиты подземных сетей (Закрутился). «Отмена INVAM для ученых — это все равно, что закрытие Лувра для художников».

Арбускулярные микоризные (АМ) грибы, сохраняемые INVAM, представляют собой симбиотические организмы, которые поддерживают рост 70% видов наземных растений во всех экосистемах. В обмен на сахара и жиры они обеспечивают растения жизненно важными питательными веществами – фосфором, азотом, микроэлементами – и защищают их от засухи, болезней и других стрессоров. Они также представляют собой существенную подземная раковина для углекислого газа.

INVAM хранит живые споры более 900 различных штаммов грибов, собранных с шести континентов. Это незаменимый центр микологических исследований во всем мире, но эти грибы также обладают практической силой: восстанавливают деградированные экосистемы, восстанавливают поврежденные почвы и сокращают использование искусственных удобрений. Они являются важными инструментами для выращивания продуктов питания и устранения экологического ущерба, причиняемого сельским хозяйством.

Основанная в 1985 году, INVAM на протяжении всего своего существования опиралась на последовательные федеральные гранты. Последнее финансирование Национального научного фонда США (NSF) закончилось в мае. Пока куратор и профессор Джим Бевер и его команда готовят новое предложение о финансировании, перспективы зловещие: администрация Трампа предлагаемый бюджет на 2026 финансовый год сократит финансирование NSF на 57% и еще больше затруднит получение оставшихся средств.

Без очередного гранта, по оценкам Бевера, коллекция может просуществовать еще год. Кроме того, INVAM может быть вынужден закрыться. «Мне трудно думать о такой возможности, — сказал Бевер, — но мы не можем отрицать, что это правда». На данный момент INVAM выживает за счет временных исследовательских грантов и волонтерского труда. В отличие от предыдущего места хранения коллекции в Университете Западной Вирджинии, который обеспечивал институциональную поддержку персоналу, Университет Канзаса покрывает расходы на инфраструктуру и накладные расходы, но не на персонал.

И персонал критичен. В отличие от семян, хранящихся в хранилищах или клетках, замороженных на неопределенный срок, без постоянной и кропотливой работы, споры АМ-грибов погибают. В INVAM помощник куратора Любин работает под микроскопом, изолируя и идентифицируя споры AM из неповрежденной почвы. Если смотреть в микроскоп, эти споры выглядят потрясающе: блестящие шарики, наполненные питательными веществами, необходимыми для поддержания молодых грибов.

Затем Любин рисует изолированные споры на корнях рассады суданской травы. Эти растения-хозяева будут расти в стерильной теплице в течение 12 недель, пока грибы колонизируют их корни и почву. Тогда растениям будет не хватать воды, что побудит гриб производить миллионы спор, которые рабочие собирают и хранят в соседней холодной комнате. Для каждого из более чем 900 штаммов INVAM этот процесс необходимо повторять ежегодно.

«Выделение и поддержание AM-грибов требует набора загадочных навыков», — сказал Бевер. «На самом деле в США нет другой лаборатории, которая бы занималась этим».

Большинство коммерческих биоудобрений «действительно просто ужасны»

INVAM готовит небольшие партии спор грибков AM для распространения или продажи другим исследователям и землепользователям. Но Бевер ясно дает понять, что это не коммерческая операция, и у INVAM нет ни возможностей, ни амбиций для расширения производства. Это важно, потому что коммерческий рынок АМ-грибов изобилует проблемами.

В исследование 2024 годаБевер и его коллеги протестировали 23 продукта, продаваемых как грибковые биоудобрения – споры AM, которые, как утверждается, естественным образом стимулируют рост растений. Восемьдесят семь процентов не смогли колонизировать корни растений. Многие содержали только мертвые споры или вообще не содержали спор. Некоторые продукты содержали известные патогены растений. Масштабное исследование 2022 года Европейские исследователи выявили аналогичные недостатки. Бевер и Козиол Метаанализ 2024 года Глобальные исследования пришли к одному и тому же тревожному выводу: большинство коммерческих АМ-удобрений бесполезны.

«К сожалению, качество большинства продуктов, доступных фермерам и специалистам по восстановлению, действительно просто ужасно», — сказал Бевер.

Однако землевладельцы их покупают. Мировой рынок грибковых биоудобрений стоимостью $1,29 млрд.. Большая часть этих денег тратится на продукты, которые просто не работают. Бевер видит две ключевые проблемы: в отрасли отсутствует регулирование, а большинству производителей не хватает специализированного опыта, необходимого для эффективного управления и распространения этих деликатных организмов. Тем временем государственная исследовательская инфраструктура, которая могла бы предложить реальные решения, борется за выживание.

Но качественные биоудобрения могут быть бесценными

Неудача большинства коммерческих биоудобрений резко контрастирует с исследованиями, демонстрирующими, чего на самом деле могут достичь эти организмы.

На участке полевых исследований недалеко от базы INVAM в Лоуренсе, штат Канзас, влияние невидимых грибов очевидно. Девять лет назад это было старое, уставшее сенокосное поле, заросшее агрессивной травой. Сегодня это буйство красок и разнообразия. Двенадцатифутовые доки в прериях возвышаются над травой высотой с голову; кузнечики прыгают, а бабочки порхают между поздно распустившимися цветами даже в октябре. Этот небольшой участок стал реинкарнацией высокотравной прерии, которая когда-то доминировала в центральных штатах США. Именно эта экосистема создала глубокие плодородные почвы, которые сделали эту территорию такой главной целью для превращения в сельскохозяйственные угодья – сдвиг, который превратил прерию в простую пустыню. 1-4% от первоначального размера.

AM-грибы привели к трансформации. В 2016 году куратор INVAM Козиол засеял участки десятками местных прерийных растений, а также спорами AM из уцелевших фрагментов старых прерий. На контрольных участках были получены семена, но не грибы. В результате десятки растений на контрольных участках не прижились, и все растения росли медленно. Девять лет спустя разница между контрольными участками и участками, обработанными АМ, все еще очевидна.

Современное сельское хозяйство уничтожает грибы AM, поэтому их повторное внедрение может дать такие впечатляющие результаты. Фунгициды, используемые для борьбы с болезнями растений, проникают в почву, убивая грибы AM. Чрезмерное внесение синтетических удобрений приводит к разрыву симбиотических связей растений и гибели грибов. Вспашка разрушает их подземные сети. В результате AM-грибы часто полностью исчезают с возделываемых земель: «Мы едва можем найти даже ДНК [of AM fungi] в некоторых почвах, которые подвергались интенсивному сельскохозяйственному производству», — сказал ведущий грибной эколог Маттиас Риллиг из Свободного университета Берлина.

Это важно, поскольку АМ-грибы распространяются медленно – они не производят надземных плодовых тел, которые могли бы разносить споры по ветру. В результате реинтродукция часто необходима для восстановления.

Основываясь на своих успешных экспериментах по восстановлению прерий, Бевер и Козиол видят потенциал AM-грибов в создании полоски прерий – участки многолетних растений с глубокими корнями, богатыми видами, на существующих сельскохозяйственных полях, которые способствуют увеличению количества опылителей и ограничивают сток удобрений, которые загрязняют грунтовые воды и создают мертвые зоны в водоемах.

«Полосы прерий потрясающие», — сказал Бевер, но он считает, что в программе заповедников есть больший потенциал. Эта федеральная схема уже зачислена более 20 м акровподдерживая землевладельцев в преобразовании маргинальных сельскохозяйственных угодий в естественные луга и леса для улучшения здоровья почвы, сохранения воды и углерода. «Отдача от этих инвестиций была бы намного выше, если бы существовала национальная политика по повторной инокуляции местными микоризными грибами», — сказал он.

Помимо восстановления среды обитания и несмотря на нынешнюю неэффективность большинства коммерческих грибковых биоудобрений, АМ-грибы могут быть полезны в обычном сельском хозяйстве. В 2016 году Козиол основал МикоБлум производить высококачественные препараты спор старовозрастных степных грибов. Помимо специалистов по восстановлению, клиенты сообщают об обнадеживающих результатах на виноградниках, апельсиновых садах и ценных органических культурах, таких как перец и помидоры.

Воздействие АМ-грибов, вероятно, будет наиболее сильным на многолетние культуры, включая новые зерновые культуры, такие как Кернзакорни которого остаются в земле достаточно долго для установления устойчивого симбиоза. Но данные показывают, что AM-грибы также могут стимулировать рост производства однолетних продуктов питания. например, кукуруза.

«Польза от микоризных грибов реальна», — сказал Бевер. Однако ученые только начинают понимать, как работают эти организмы. На многочисленные исследовательские вопросы, касающиеся AM-грибов, можно ответить только с помощью живых библиотек, таких как INVAM, добавил Бевер. Почему, например, клетки AM-грибов содержат тысячи ядер, тогда как нашим достаточно одного? И как могут, казалось бы, разные виды объединить свои клетки для создания гибридов? «Исследование микоризных грибов полностью зависит от наличия этих грибов в культуре», — сказал Бевер.

«Нынешняя администрация отодвинула финансирование от фундаментальной науки, — добавил он, — и хотя всегда есть надежда, что частные доноры смогут заполнить этот пробел, я не думаю, что существует реальная замена федеральным инвестициям».

Кирс, ныне профессор Свободного университета Амстердама, рассказала, как посещение INVAM в 1990-х годах с целью идентификации спор, собранных в чрезвычайно разнообразных тропических лесах Панамы, повлияло на всю ее карьеру: “После того, как я увидела эту коллекцию, меня зацепило. Это изменило мой взгляд на подземелье.

«Чтобы иметь хоть какую-то надежду на использование грибов для будущих стратегий по изменению климата, усилий по восстановлению и регенеративному сельскому хозяйству, нам необходимо сохранить эту коллекцию», — сказал Кирс.

Мерлин Шелдрейк, миколог и автор книги «Запутанная жизнь: как грибы создают наши миры, меняют наше сознание и формируют наше будущее», решительно согласился.

«Эти организмы являются жизненно важными инженерами экосистем, которые содержат ключ к решению многих проблем, с которыми мы сталкиваемся», — сказал он. «Потерять эту библиотеку было бы невообразимой трагедией».