Známe jen 5 % celkové rozmanitosti hub.
Doktor biologických věd, profesor, vedoucí katedry mykologie a algologie Biologické fakulty Moskevské státní univerzity pojmenované po M. V. Lomonosovovi Alexandr Vasiljevič Kurakov hovoří o neobvyklých vlastnostech, výhodách hub a obtížích při jejich studiu.
Je pravda, že věda ví o houbách méně než o virech, bakteriích a rostlinách?
– Ano, to je pravda. V současné době věda popsala asi 5 % nejbohatší rozmanitosti hub, která potenciálně existuje na planetě Zemi. Známe jen asi 140 tisíc druhů a podle předpovědí jich existuje více než 5 milionů nebo i více.
— Jaký je důvod takového nedostatku znalostí v této oblasti?
― Zaprvé proto, že houby jsou na rozdíl od rostlin skryté organismy: vyvíjejí se jako mikroskopické objekty uvnitř půdy, ve dřevě, v opadlišti. Přímo na povrchu je pozorujeme mnohem méně často, nejčastěji při tvorbě viditelných plodnic nebo myceliální podložky. Kromě toho se v přírodě vyskytují houby, které plodnice v zásadě netvoří nebo jsou pouhým okem neviditelné. Jsou to tzv. mikroskopické houby, které tvoří asi 90 % veškeré rozmanitosti hub na planetě! Bez použití mikroskopů je téměř nemožné je vidět a studovat.
Mykologie je odvětví biologie: věda, která studuje morfologii, biochemii, taxonomii, ekologii, fyziologii a fylogenezi hub, jakož i mechanismy a znaky jejich rozšíření, jejich roli v přírodě a lidském životě. Zdroj fotografie: Wirestock, fotobanka Freepik.
Vědci každoročně objeví asi 2 tisíce nových druhů hub. Naše oddělení má malou skupinu specialistů, kteří studují nové houbové organismy v tropických lesích, v oblastech s extrémními životními podmínkami a jinde. Během posledních pěti let objevili nejméně padesát druhů hub, které jsou pro vědu nové.
– Jsou houby blíže živočichům nebo rostlinám? Lze vyšší houby nazvat živými, vnímajícími bytostmi?
― Houby jsou samozřejmě živé organismy. Carl Linné, který v 18. století stanovil zásady klasifikace přírody, ji rozdělil na neživou, kam patřily minerály, a živou, kam patřili živočichové a rostliny. Zpočátku byly houby klasifikovány jako nejprimitivnější rostliny, protože netvoří kořeny, stonky a listy a nemají smyslové orgány. Představy se však změnily a houby byly vyčleněny do samostatné říše.
Na základě fylogenetické analýzy, biochemických, ultrastrukturálních znaků a struktury zoospor (u hub mají jeden hladký bičík, podobně jako spermie s jedním zadním hladkým bičíkem u zvířat) bylo zjištěno, že houby jsou mnohem blíže zvířatům než rostlinám. Houby jsou s rostlinami příbuzné morfologickou strukturou a některými způsoby rozmnožování.
Houby jsou většinou nepohyblivé organismy, jejichž buňky mají buněčnou stěnu. V jistém smyslu houby skutečně cítí. Vnímají své prostředí interakcí s molekulami různých sloučenin: mycelium (vegetativní tělo hub, skládající se z tenkých, rozvětvených nití zvaných hyfy), když narazí na živiny, jako jsou cukry, začne růst tímto směrem. Naopak, když narazí na toxické látky, mycelium se kolem tohoto prostoru ohne. Mycelium tak pomocí receptorů čte, jaké sloučeniny jsou přítomny ve vnějším prostředí, a na základě toho si buduje svou růstovou trajektorii.
Když jsou nitky mycelia zničeny nebo natrženy, houby musí poškozená místa opravit, aby zabránily úniku cytoplazmy z mycelia, ale je nepravděpodobné, že by houby cítily bolest, když jim lidé během „tichého lovu“ odříznou plodnice.
― Bakterie dokáží vyrábět elektřinu, čistit vodu a recyklovat odpad, včetně plastu. Jaké superschopnosti mají houby?
― Houby, stejně jako bakterie, jsou lidmi aktivně využívány. Příklady nemusíte hledat daleko: můžete si vzpomenout například na kvasinkové houby obsažené v kefírových zrnech. Díky kvasinkovým houbám získáváme také kvas, víno, pivo. Pečení chleba, vaření piva, vinařství, jak víte, si také nelze představit bez použití několika druhů kvasinkových hub: Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe atd. Tradice pečení chleba je stará tisíce let. Dokládají to mimo jiné skalní malby v hrobkách faraonů, staré několik tisíc let. S houbami je navíc spojeno několik důležitých úspěchů v medicíně: objev antibiotik a jejich zavedení do klinické praxe, objev imunosupresivní sloučeniny cyklosporinu, která umožňuje úspěšné transplantace orgánů, využití endofytických metabolitů hub v chemoterapii a mnoho dalšího. Pokud jde o likvidaci odpadu, hrají houby i zde velmi důležitou roli.
V životním prostředí existuje obrovské množství syntetických plastů vytvořených lidmi. 95 % organismů schopných tento plast rozkládat jsou houby! Hledání organismů, které rozkládají plastový odpad, včetně hub, je samostatným a velmi zajímavým tématem.
― Houby budou schopny využít pouze nový, biologicky rozložitelný plast, ale ne ten starý, který se již na planetě nahromadil?
― Pravděpodobně ano. Rozvoj tohoto vědeckého směru je proto nemožný bez nahrazení stávajícího plastu biologicky rozložitelným. Houby jsou obecně velmi cenné, protože dokáží ničit složité a nejstabilnější přírodní sloučeniny: lignin, huminové látky atd. Navíc s pomocí přípravků na bázi houbových organismů je možné eliminovat úniky čerstvé ropy.
Houby jsou obecně producenty poloviny různých enzymů pro průmysl. Používají se k získávání steroidních léčiv, při výrobě sýrů, ke zrání uzených klobás, k výrobě potravin (například náhražek masa) pro lidi a krmivo pro zvířata. V posledních letech se na bázi mycelia vyrábějí nové materiály a produkty.
V přírodě houby rozkladem organické hmoty provádějí uhlíkový cyklus. Jsou klíčovými organismy schopnými rozkládat dřevní lignin. Zdroj fotografie: Fotobanka Freepik.
― Když už mluvíme o průmyslu. Jaké houby se u nás pěstují v průmyslovém měřítku?
― Máme dobře zavedenou produkci žampionů a dnes patříme mezi tři nejlepší v Evropě, ačkoli před deseti lety jsme byli teprve na 20. místě. Ve skutečnosti v průmyslovém měřítku pěstujeme jen žampiony, trochu hlívy ústřičné a houby shiitake. Zde ruská nabídka pěstovaných hub končí. Zároveň se například v Číně pěstuje asi 30 druhů hub.
Na celém světě se sbírá asi 350 druhů hub pro potravinářské účely a nejméně 100 z nich lze pěstovat v průmyslovém měřítku.
― Nedostatek průmyslových, nákladově efektivních technologií pro výrobu různých druhů hub. To není tak jednoduché, jak se na první pohled může zdát. Lidé pěstují běžnou pšenici po tisíce let a neustále tento proces vylepšují, ale u hub, jejichž vývojové cykly jsou našim očím skryty, je vše mnohem složitější. Biomasa mycelia, které nasákne lesní půdu, může dosahovat tun, ale my ji nevidíme. Nicméně vývoj technologií, o kterých mluvíme, je pro naši zemi velmi důležitý, protože hromadíme velké množství odpadu ze zemědělské výroby, dřevařského a potravinářského průmyslu. S pomocí nových technologií lze tento odpad přeměnit na nový cenný produkt – houby (pěstováním na substrátu vyrobeném z odpadu).
Houby zaujímají mezilehlou pozici mezi rostlinnou a živočišnou potravou. Spojují v sobě jejich nejužitečnější vlastnosti.
Houby obsahují velké množství bílkovin, esenciálních aminokyselin, nenasycených mastných kyselin, vitamínů a mikroelementů, a také obtížně štěpitelné polysacharidy, což z nich činí dietní produkt.
― Nejen lesní houby, ale i pěstované houby, jako například žampiony, jsou bohaté na tyto prospěšné vlastnosti?
– Samozřejmě. Co se týče kvality, žampiony jsou obecně považovány za jedny z nejlepších hub. Jedná se o dietní produkt, který obsahuje bílkoviny, všechny esenciální aminokyseliny, vlákninu (chitin), nenasycené mastné kyseliny, mikroelementy, vitamíny skupin B, C, D, kyselinu nikotinovou a listovou, vápník, fosfor, draslík, železo.
Takové druhy hub, jako jsou hřiby, žampiony, hlíva ústřičná, shiitake, lišky a smrže, obsahují mnohem více těchto vitamínů než živočišná potrava.
― Jaký způsob vaření hub umožňuje co nejvíce zachovat všechny jejich prospěšné vlastnosti?
― Čerstvé houby jsou nejvíce nasycené živinami, stejně jako smažené. Dalším účinným způsobem, jak zachovat všechny užitečné vlastnosti, je zmrazení, následované sušením a poté konzervací za studena a vařením. Stejná posloupnost zachování nutričních vlastností – čerstvý produkt, zmrazený, sušený, konzervovaný – platí i pro rostlinné a živočišné potraviny. Tepelné zpracování, jak je známo, vede ke ztrátě některých živin.
Čaga neboli houba černé břízy parazituje na dřevě břízy, olše, vrby, jeřábu a osiky. Vyvíjí se v dutinách a prasklinách stromů, kde na nich parazituje mnoho let, dokud dřevo neshnije a nerozpadne se. Zdroj informací a foto: Wikigrib.
– A více o prospěšných vlastnostech hub. Je pravda, že houba čaga, oblíbená v lidovém léčitelství, má protinádorové účinky a je schopna předcházet rakovině?
― Samozřejmě, nic nemůže poskytnout 100% záruku ochrany před rakovinou, ale houba čaga (Inonotus obliquus) se skutečně používá v klinické praxi k prevenci rakovinných bujení, zejména v gastrointestinálním traktu. Přípravky získané z čagy se prodávají v lékárnách, ale měly by se užívat pouze po konzultaci s lékařem. Někteří lidé tyto houbové výhonky jednoduše sbírají na stromech ve svém místním lese, uvaří je a pijí jako čaj – ukazuje se, že je to docela dobrý nápoj, který lze použít k preventivním účelům.
Shiitake a schizophyllum jsou také oblíbené v medicíně: tyto xylotrofní houby se aktivně používají k posílení imunity u pacientů podstupujících chemoterapii. Například v Japonsku se užívání léků na bázi těchto hub předepisuje v průběhu celé chemoterapie, stejně jako před ní a po ní – k obnovení vitality. Účinnost chemoterapie po užívání těchto léků se výrazně zvyšuje.
― Celá pointa je v tom, že čaga neutralizuje oxidační účinky volných radikálů?
― Snížení počtu aktivních forem kyslíku v lidském těle a vliv hub na tento proces dosud nebyly plně prozkoumány. Existují domněnky, že polysacharidy hub obalují rakovinné buňky a stávají se méně životaschopnými. V této oblasti je stále co vyvíjet.
― Jak se houby mění v kontextu rostoucího vlivu člověka na přírodu?
― Je docela obtížné to sledovat, opět kvůli tomu, že většina hub je našim očím skryta. Ale samozřejmě se mění. Je známo, že houby rostoucí v blízkosti dálnic, podél kterých se v půdě nahromadilo olovo v důsledku emisí ze spalování benzinu s přísadami olova, jsou schopny toto olovo akumulovat ve velkém množství. Myslím, že není třeba vysvětlovat, že takové plodnice nelze jíst. Pokud houby rostou v blízkosti chemických nebo hutních závodů, kde dochází k emisím těžkých kovů nebo radionuklidů, akumulují se v nich i látky škodlivé pro člověka. Obecně mohu dát jednoduchou, ale velmi užitečnou radu: nikdy nesbírejte a nejezte houby, které neznáte. To rozhodně není oblast, kde byste měli experimentovat. Nemůžete jíst houby sbírané v oblastech s vysokou antropogenní zátěží, potenciálním znečištěním půdy.
– Alexandre Vasiljeviči, prosím, povězte nám nakonec o nejdůležitějších objevech učiněných na katedře mykologie a algologie Biologické fakulty Moskevské státní univerzity, které vedete.
― Je jich poměrně dost. Naši vědci objevili desítky nových druhů hub, včetně neobvyklých: těch, které se vyvíjejí v extrémních podmínkách, v alkalickém prostředí s pH 10–11. Například prací prášek má tak vysoké pH. A jen si představte, některé houby (Sodiomyces alkalinus, Chordomyces antarcticus, Acrostalagmus luteoalbus) jsou schopny v takových podmínkách růst! Je pro nás důležité, že produkují proteolytické enzymy, které jsou slibné pro bioprůmysl. To je velmi zajímavé, protože v budoucnu mohou enzymy těchto hub najít praktické uplatnění v biotechnologiích a medicíně: k boji proti bakteriím rezistentním vůči antibiotikům. Spolu s kolegy z Výzkumného ústavu G. F. Gauseho pro hledání nových antibiotik studujeme antibakteriální vlastnosti druhů Emericellopsis alkalinus, Sodiomyces alkalinus, druhů Trichoderma a mnoha dalších.
Na našem oddělení byly učiněny zásadní objevy v oblasti endocytózy (procesu zachycování vnějšího materiálu buňkou) hub, byly objeveny obří mitochondrie v houbách o délce stovek kilometrů, které nikdo předtím nepozoroval. Byly provedeny unikátní studie udržování turgorového tlaku v houbových buňkách, což pomáhá studovat procesy vývoje hub za různých podmínek.
Profesor Alexandr Vasiljevič Kurakov odhalil specifickou strukturu mikroskopických myceliálních komplexů hub v různých složkách suchozemských ekosystémů. Provedl kvantitativní zhodnocení účasti hub a bakterií v procesech koloběhu dusíku v půdách. Zobecnil probíhající přerozdělování geochemické zátěže mezi houbami a bakteriemi v důsledku technogenních vlivů. Vypracoval a přednáší kurz „Mykologie“ pro studenty různých fakult Moskevské státní univerzity jménem M. V. Lomonosova. Pod jeho vedením bylo obhájeno více než 25 diplomových prací a pět kandidátských disertačních prací. Foto: Elena Librik, „Vědecké Rusko“.
Specialisté Moskevské státní univerzity studují houbová společenstva v ekosystémech různých regionů Ruska, včetně Kavkazu, poloostrova Kola, Sibiře a Dálného východu. Naše země má mnoho těžko dostupných míst, kam mykologové nikdy nevkročili. Hlubokomořské půdy jezera Bajkal nebo arktických moří jsou pro vědu velmi zajímavé.
V půdách jezera Bajkal bylo objeveno 286 druhů hub a velké množství nukleotidových sekvencí hub identifikovaných v těchto extrémních stanovištích patří k druhům, které věda dosud neznala.
Bílé moře jsme poměrně dobře prozkoumali a objevili nové kmeny hub Coprinellus diseminatus, Akanthomyces muscarius a řadu xylotrofních druhů s dobrou protirakovinnou aktivitou. Vědci z MSU také studovali půdy přírodních rezervací ve Vietnamu a identifikovali 25 nových druhů hub pro vědu. Průzkum ekosystémů Zvenigorodské biologické stanice MSU ukázal, že tato mykobiota zahrnuje 806 druhů agarikoidních bazidiomycetů, 226 druhů fytopatogenních mikromycetů, a to zdaleka není celý seznam hub, které zde žijí.
Zabýváme se pěstováním jedlých hub za účelem tvorby nových technologií, problematikou fytopatologie, identifikací nových patogenů lilků, hodnocením odolnosti vyvinutých materiálů vůči houbám a účinnosti fungicidů pro kontrolu fytopatogenů, interakcí rostlin s mykorhizními houbami a endofyty, hub s žížalami (za účelem nalezení způsobů, jak zlepšit účinnost vermikompostování).
Výzkum hub může mít mnoho směrů: každý je svým způsobem zajímavý a jak vidíte, jejich rozmanitost je dobře zastoupena na katedře mykologie a algologie Biologické fakulty Moskevské státní univerzity Lomonosova.