Onderzoek naar oude afstamming van microscopische schimmels zet aannames over de genetische relaties op zijn kop

WEST LAFAYETTE, Ind. — Mycologen hebben de neiging om hun evolutionaire veronderstellingen over alle schimmels te baseren op de hogere schimmels zoals paddenstoelen, broodvormen en gisten. Maar dat is een vergissing, volgens een belangrijke recente studie gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences.

„De eigenschappen die de hogere schimmels hebben, zijn niet indicatief voor de lagere schimmels, de vroege divergerende schimmels“, zegt Rabern Simmons, curator van schimmels aan de Purdue University Herbaria in Botany and Plant Pathology Zijnn het College van Landbouw.

De evolutionaire geschiedenis van de vaak over het hoofd geziene afstamming van chytrid (uitgesproken als kit-trid) schimmels heeft wetenschappers tientallen jaren gekweld. De PNAS-studie is begonnen met het verduidelijken van de gecompliceerde details van deze afstamming, die afweek van de gemeenschappelijke voorouder die het ongeveer 750 miljoen tot 1 miljard jaar geleden met dieren deelt.

„Er zijn veel van onze aannames nodig over vroeg divergerende schimmels en de toenemende complexiteit van schimmels terwijl je de boom opwerkt en ze uit het raam gooit,“ zei Simmons. “We toonden aan dat de chytriden nog steeds veel kenmerken hebben die hen verbinden met die gemeenschappelijke voorouder.

In de afgelopen jaren zijn bepaalde chytrideschimmels een plaag van de biodiversiteit geworden. Een beruchte soort chytriden, beschreven door Simmons‘ afgestudeerde adviseur en co-auteur van PNAS-paper Joyce Longcore aan de Universiteit van Maine, heeft geleid tot massale uitstervingen en uitstervingen van amfibieën.

De sleutel tot de PNAS-studie was hoe schimmels die verschillende reproductieve strategieën gebruiken, aan elkaar gerelateerd waren. Haploïde organismen reproduceren via mitose celdeling en hebben één set chromosomen.

Diploïde organismen hebben twee sets chromosomen, één van elke ouder, en reproduceren zich meestal via meiose. Dit produceert twee haploïde gameten, zoals sperma en ei bij mensen, die samensmelten om een ​​nieuw diploïde organisme te vormen.

„We begonnen te kijken naar de haploïde versus diploïde relaties in deze schimmels, in tegenstelling tot hogere schimmels zoals paddenstoelen, broodvormen en gisten, dingen die mensen vaker associëren als ze aan schimmels denken,“ zei Simmons. „We ontdekten dat veel van de primaire veronderstellingen dat haploïde aanleiding geeft tot diploïde levensstijl – toenemende complexiteit door het schimmelrijk – niet waar waren. Deze dingen reproduceerden door mitose, maar ze waren niet altijd haploïde; sommige waren diploïde.

Mycologen theoretiseerden dat de hogere schimmels begonnen als haploïden die uiteindelijk aanleiding gaven tot diploïden.

fimicolochytrium-jong
Fimicolochytrium jonesii. Een kleuroverlay op de originele zwart-witafbeelding verbetert de kenmerken van het monster. Krediet: Rabern Simmons. Afbeelding downloaden

„Ze dachten dat de chytriden waarschijnlijk ongeveer hetzelfde waren. Op basis van deze genomische analyse blijkt dat dat niet het geval is”, aldus Simmons.

De onderzoekers concludeerden dat de evolutie van schimmels geleidelijker en met meer diversiteit verliep dan eerder werd vermoed. Hun werk leidde ertoe dat ze instemden met enkele nieuwe classificaties van chytride-schimmels. Biologen classificeren mensen bijvoorbeeld als behorend tot het phylum Chordata (dieren met een ruggengraat), de orde van primaten (waaronder apen en apen) en het geslacht Homo.

Nog in het begin van de jaren 2000 herkenden mycologen vijf orden van chytride-schimmels. De PNAS-paper bevestigde een dramatische herschikking.

„Van die vijf orden waarvan we begrepen dat het chytride was, zijn er nu drie hun eigen stam. En sommige geslachten binnen de resterende twee zijn eruit gehaald en zijn nu hun eigen phyla. We begrijpen veel meer over wat er aan de hand is,‘ zei Simmons.

Het PNAS-papier is sterk afhankelijk van de schimmelcultuurcollectie van de Universiteit van Michigan die Simmons heeft opgezet voordat hij eerder dit jaar naar Purdue kwam. Ongeveer de helft van de 1.200 schimmel-isolaten die de Michigan-collectie omvat, kwam uit het laboratorium van Joyce Longcore aan de Universiteit van Maine.

De co-auteurs omvatten ook een team van wetenschappers van het Joint Genome Institute van het Amerikaanse Department of Energy in het Lawrence Berkeley National Laboratory in Californië, dat genoomsequenties genereerde voor 69 chytride-schimmels.

“Toen Joyce begon met het verzamelen van chytriden, had ze volgens mij weinig idee van de rol die ze zouden spelen bij het oplossen van enkele van de grote vragen in de evolutie van schimmels, van de oorsprong van levenscycli tot het vermogen om plantaardig materiaal af te breken, tot helpen het mysterie van de amfibieënpandemie op te lossen”, zegt Timothy James van de Universiteit van Michigan, die de PNAS-studie leidde.

„Het was een groot genoegen om met Rabern samen te werken, die een geweldige brug was tussen de traditionele microscopiebenaderingen en de moderne genomics-methoden.“

Twee toonaangevende experts op het gebied van chytrideschimmels uit het microscopietijdperk van de 20e eeuw waren John Karling van Purdue en Frederick Sparrow van de University of Michigan. Het nieuwe PNAS-papier bouwt voort op het werk van Karling en Sparrow.

„Ze hadden sommige dingen goed en sommige dingen verkeerd,“ zei Simmons. „Hopelijk kunnen we het beste van wat ze deden, het beste van wat we doen, en dat verder synthetiseren in een uitstekende mycologie die we kunnen doorgeven aan mensen die niet eens aan chytrideschimmels denken als ze denken aan schimmels.”

Longcore becommentarieerde hoe de samenwerking op lange termijn tussen Purdue en de Universiteit van Michigan met betrekking tot chytrideschimmels is verlopen.

„Sparrow en Karling waren niet close“, zei Longcore, die voor Sparrow werkte. „En nu heeft Tim James dit geweldige laboratorium aan de Universiteit van Michigan waar Sparrow deze grote monografie schreef die de chytriden bevat. En nu is Rabern in Purdue, en ik Ik hoop dat hij wat tijd heeft om aan chytriden te werken. Het is een goede verbinding tussen Michigan en Purdue.‘

Auteur: Steve Koppes

Media contact: Maureen Manier, mmanier@purdue.edu

Bron: Rabern Simmons, simmonddr@purdue.du

Landbouwcommunicatie: 765-494-8415;

Maureen Manier, afdelingshoofd, mmanier@purdue.edu

Nieuwspagina over landbouw

Kommentar verfassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert