Мултигенна молекулярна филогенетична оценка на истински смръчкули (Morchella) в Турция

Оригинал на научна статия A multigene molecular phylogenetic assessment of true morels (Morchella) in Turkey

Автори Hatıra Taskın, Saadet Büyükalaca, Hasan Hüseyin Dogan (Турция), Stephen A. Rehner, Kerry O’Donnell (САЩ)

Превод Александър Грозданов

Кратко съдържание на статията

Класическата интерпретация за вида Morchella esculenta (Обикновена смръчкула) е представена от екземпляри с различни цветове и форми. Съвременните генетични изследвания доказват съществуването на отделни видове, макар повечето да са неразличими по видими белези. Същото се отнася и за Morchella elata (Висока смръчкула, вижте по-долу).

Колекция от 247 плодни тела на смръчкули (Morchella), събрани предимно от Средиземноморските и Егейските региони на Турция, е била изследвана за видово разнообразие на основата на данни за нуклеотидния състава на част от генома им (ДНК). Първоначално е установена последователността на нуклеотидите в два гена (къси вериги от ДНК). В резултат на този анализ са подбрани 62 плодни тела, които се явяват представителни за цялото възможно разнообразие в началната колекция. Новата, по-малка група, е анализирана по отношение на състава на повече гени и получените данни са обработени по два статистически метода, които на основата на сравнение между сходствата в състава на гените дават възможност за установяване наличието или липсата на родствени връзки и произход в геологичното минало. Това позволява групирането на близки по родство екземпляри в кладограма (дърво на живота), което обикновено се счита за достатъчно доказателство за дефиниране на тези групи като отделни видове.

Като резултат от изследването е установено наличието на 15 предполагаеми, филогенетично (по исторически произход) различни видове смръчкули (Morchella), но между повечето от тях няма морфологични различия (по външни и микроскопични белези). От тях 13 вида принадлежат към  клона (clade) на Elata и само 2 към клона (clade) на Esculenta. Само един вид от клона на Elata може със сигурност да бъде наименован според съществуващата класификация – Morchella semilibera – предвид на характерните външни белези. Останалите видове авторите означават  с условни наименования  – Mel (за Elata) и Mes  (за Esculenta), последвани от арабска цифра (например, Mel-20, Mes-8). Осем вида от клона Elata вероятно са нови видове –  седем от тях се намират в подклона (Mel-20 – Mel-31) плюс сестриният клон Mel-25. Шест от видовете в подклона (Mel-20 – Mel-31) са намирани само в Турция и вероятно представляват по-скорошни (в геоложката история) разклонения на клона Elata.

Илюстрации на смръчкули от клона Elata и кладограмата на всички видове от това изследване, както и оригинала на статията вижте тук. http://www.cbs.knaw.nl/morchella/images/FGB%202010%20Morchella.pdf

Извадки от оригиналния текст на статията

Morchella elata.

Morchella elata.

Най-важната находка в настоящето проучване бе установяването на 15 предполагаеми, филогенетично различни, но морфологично криптични (еднакви) видове смръчкули (Morchella). Този резултат противоречи на публикуваното в практическите ръководства за гъби, които описват между 3 и 7 вида в Северна Америка, 8 вида в Япония, между 4 и 30 вида в Европа. В едно по-ново проучване, базирано на молекулярни изследвания, за Европа са посочени само 8 вида Morchella. Турски автори (2007) съобщават за наличието на 21 вида Morchella в Турция, като изброените от тях видове имат имена като европейските видове и идентификацията е основана на морфологични различия. Не можем обаче да направим сравнение между техните и нашите резултати, тъй като в публикацията видовете са само изброени, без посочване на морфологичните данни.

Подобно на швейцарските автори Breitanbach and Kränzlin (1984) , които разглеждат малък брой екземпляри от двата клона, нашият анализ показва, че характеристиките на асците и аскоспорите са силно консервативни, за да бъдат използвани за различаване на отделни видове Morchella. За настоящето проучване не са събирани макроморфологични данни, тъй като филогенетичните резултати идентифицираха видове със сходни морфологични белези. Специално морфологията на аскокарпа е твърде хомопластична (исторически са се развили сходни структури в различните видове). Предполагаме, че при едно по-широко изследване върху повече екземпляри могат да бъдат установени морфологични различия, резултат от унаследени промени при еволюцията,  които да помогнат за различаване на поне някои от установените видове.

Един от изненадващите резултати на това изследване е намирането на само два вида от клона Esculenta, представени от 5 плодни тела от всичките 247. Предполагаме, че причината за това е адаптирането на Esculenta към условията на по-северните климатични райони. Обратно на Esculenta , високата ендемичност (по-ограничено георафско разпространение) на видовете Elata от подклона (Mel-20 – Mel-31) и сестринския клон Mel-25 предполага, че тези 8 вида може би са възникнали като исторически по-нови адаптации, свързани със специфичните климатични условия на Средиземноморския регион .

Morchella semilibera (Хибридна смърчкула) е вид, който се различава лесно по видимите белези.

Друг изненадващ резултат е рядкото намиране на Morchella semilibera. Някои автори го отнасят към различен род – Mitrophora, но нашите резултати го поставят  добре разположен в клона Elata. Считаме, че вярно сме определили този вид, тъй като съвпада с колекциите на същия вид от Европа, където е описан първоначално.

Дванадесет от видовете в нашата колекция от Турция изглежда не са описвани официално до този момент. Останалите два вида (Mel-20 от клона Elata и Mes-8 от клона Esculenta) вероятно имат свои имена, но ние не знаем кое име можем да ползваме, тъй като за видовете черни и жълти смръчкули в Европа има твърде много валидни имена. Даже при наличие на някои от типовите видове (запазени в музейни колекции), те ще са твърде стари и няма да има възможност от тях да се получат полезни молекулярни резултати.

Четири от общо пет основни видове в клона Elata  (Mel-2, Mel-7, Mel-9 and Mel-10), представляващи 35.6% от цялата колекция, се явяват интродуцирани в Турция, тъй като те филогенетично съвпадат с видове, които са ендемични за Тихоокеанския Северозапад на Северна Америка. Нашето предположение е, че тези видове са привнесени случайно в почвата или са били свързани с кореновата система на някои иглолистни видове (като дугласка ела или видове бор), използвани за залесяване в Турция, въпреки че на местата, където са събрани тези плодни тела, не са наблюдавани неместни иглолистни дървета. Има обаче известни сходства между тези четири вида от Турция и Северна Америка по отношение предпочитанията им към райони на предшестващи горски пожари или липсата на пожари, което подсказва наличието на сходни стратегии при размножаването и сходна екологична роля. Би било интересно да се направи оценка доколко те биха могли да изместят местните видове смръчкули.

Бележки на А. Грозданов

Съгласно еволюционната теория, в геологично-исторически смисъл всички видове организми на Земята са произлезли един от друг. По-примитивните организми са развивали нови характеристики, които са били наследявани от техните потомци; тези потомци са придобивали други нови характеристики (качества), които са наследявани този път от техните потомци, и така – докато група организми  се отдалечи  дотолкова от друга сродна група, че двете групи могат да бъдат разглеждани като отделни таксони (родове, видове). Тъй като нови характеристики могат да възникнат и да се запазят само чрез унаследяване в поколението на промени в наследствената информация (генома, ДНК), то молекулярните изследвания на ДНК или части от нея могат най-добре да покажат родствените връзки между по-големи или по-малки групи организми.

При изследвания, подобни на изложеното по-горе, от плодните тела на гъби се извлича ДНК. Чрез специална лабораторна обработка от цялата молекула на ДНК се изрязват къси участъци, за които е установено или се предполага, че са се променяли по-често в хода на еволюцията отколкото останалите участъци на ДНК, т.е. носят повече информация за еволюционно значимите промени. След това в лабораторията се установява последователността на нуклеотидите (съставни елементи на ДНК) в тези къси участъци. Получените данни се подлагат на сложен статистически анализ (извършван на компютри), който предлага като резултат най-вероятното групиране на изследваните организми по произход и родствени белези (кладограма, дърво на живота). Установените по този начин родове и видове гъби не винаги съответстват на познатата ни класификация, която е основана на сравняване на външни и микроскопични белези.