Úžasný objev ukazuje, že houby si podmanily Zemi miliardy let před vznikem rostlin.

Mezinárodní výzkumníci rekonstruovali nejúplnější evoluční strom hub a zjistili, že jejich rodokmen je mnohem starší, než se dosud předpokládalo.

Po celá desetiletí se historie života na Zemi psala od okamžiku, kdy se objevily rostliny: tyto zelené průkopnice, které kolonizovaly kontinenty a daly vzniknout ekosystémům, jak je známe dnes. Nová studie publikovaná v časopise Nature Ecology & Evolution však tuto chronologii obrátila naruby. Podle mezinárodní skupiny vědců se houby objevily a začaly se rozmanitě rozvíjet téměř před miliardou let, dlouho předtím, než se objevily první stromy a kapradiny.

Tento objev nejen mění dosavadní údaje, ale také přehodnocuje roli hub v počátcích života na Zemi. Vědci předpokládají, že tyto organismy nečekaly, až rostliny opustí vodu, ale udělaly to dříve, společně s mikroskopickými řasami. Společně vytvořily první půdu a podmínky nezbytné k tomu, aby se Země stala obyvatelnou. Houby byly skutečnými architekty živé planety.

Výzkum vedený biologem-evolucionistou Lenardem L. Santem a skupinou vědců z evropských institutů využil bezprecedentní kombinaci fosilií, molekulárních hodin a téměř detektivního nástroje: stop „vypůjčených“ genů u starověkých druhů. S pomocí těchto informací vědci dokázali rekonstruovat evoluční strom hub s bezprecedentní přesností.

Neviditelná říše, která změnila vše

Ačkoli se houby vyskytují všude – v chlebu, půdě, lesích a dokonce i v našich vlastních tělech – jejich historii je velmi obtížné vysledovat. Nezanechávají po sobě kostry ani schránky a jejich měkká těla se zřídka zachovávají ve formě zkamenělin. Proto se dlouho předpokládalo, že pocházejí z rostlin, přibližně před 500 miliony let. Nová studie však ukazuje, že jejich rodokmen je mnohem starší: od 1,4 do 0,9 miliardy let, kdy Země byla ještě světem mikrobů a primitivních moří.

Toto období se shoduje s klíčovým momentem v historii planety: vznikem prvních složitých mnohobuněčných organismů, včetně živočichů, řas a hub. Na rozdíl od zvířat a rostlin houby nevyrábějí ani neloví vlastní potravu; absorbují ji z okolního prostředí rozkladem organických látek nebo interakcí s jinými živými organismy.

Tato chemická a ekologická charakteristika z nich činí první zpracovatele odpadu na planetě , schopné uvolňovat živiny, které jiné organismy nemohou využít.

Vědci se domnívají, že právě tato vlastnost umožnila houbám vytvořit spojení s řasami, což vedlo ke vzniku prvních symbiotických společenstev na souši. Toto spojení dalo vzniknout předchůdcům toho, co dnes známe jako lišejníky a mykorhízu – společenstva, která jsou pro rostliny životně důležitá. Ještě před vznikem lesů již houby existovaly pod povrchem.

Genetické hodiny pro měření neviditelného

Jak lze datovat něco, z čeho nezbyly téměř žádné zkameněliny? Santův tým použil molekulární biologii. Každý druh v průběhu času akumuluje malé mutace ve své DNA, jako značky na hodinách, které se nikdy nezastaví. Porovnáním genů 110 druhů hub s geny jiných eukaryotických organismů mohli vědci vypočítat, kdy se oddělily od svých společných předků.

Problém je v tom, že tyto genetické hodiny nemají kalendář: ukazují pouze relativní intervaly. Aby je bylo možné převést na skutečná data, jsou zapotřebí referenční body, ale fosilie hub se vyskytují jen zřídka.

Právě zde se projevuje inovativnost výzkumu: vědci použili takzvané horizontální přenosy genů (HPG) – malé epizody, ve kterých gen „přeskočí“ z jednoho druhu na druhý, aniž by prošel tradičním dědičným procesem.

Tyto genetické skoky slouží jako jakési časové značky: pokud druh A předal gen druhu B, víme, že A předchází B. Po objevení 17 takových „genetických výměn“ mezi starodávnými houbami mohli vědci stanovit spolehlivější a přesnější posloupnost evolučních událostí. Geny, které překročily hranice, sloužily jako nejstarší hodiny na světě.

Houby, které vydláždily cestu životu

Výsledky této analýzy vykreslují fascinující obraz. Když svět ještě představoval kamenitou krajinu bez rostlin, houby již existovaly a rostly vedle řas a bakterií na vlhkých okrajích pevniny. Pomocí svých enzymů rozpouštěly minerály a rozkládaly horniny, uvolňovaly živiny a vytvářely první úrodné vrstvy půdy.

Během stovek milionů let tyto malé biochemické spojení proměnily nehostinnou planetu v prostředí schopné podporovat složitější ekosystémy.

Když se konečně objevily rostliny, našly již připravený svět: s úrodnou půdou, symbiotickými mikroby a podzemními sítěmi, které podporovaly jejich růst. Rostliny neovládly poušť, ale svět, který již vytvořily houby.

Výzkum dokonce naznačuje, že první interakce mezi houbami a řasami se odehrály mezi 1253 a 797 miliony let před naším letopočtem, dlouho předtím, než se objevily první kapradiny a stromy. Tato dlouhá „zelená prehistorie“ se stala laboratoří, kde se testovaly spojení, která později začala dominovat v suchozemských ekosystémech.

Umění rekonstrukce minulosti bez zkamenělin

Tato práce byla umožněna společným úsilím odborníků v oblasti paleontologie, genomiky a evoluční biologie z několika evropských institucí, včetně Bristolské univerzity, Barcelonského superpočítačového centra a Okinawského institutu vědy a technologie (OIST). Společně vytvořili databázi 225 genetických markerů a matematických modelů, která jim umožnila vyhodnotit evoluční data s bezprecedentní přesností.

K řešení nejkomplikovanějších otázek vědci použili různé „verze“ molekulárních hodin a porovnávali výsledky s použitím a bez použití určitých typů fosilií nebo genetických kalibrací. To jim umožnilo vyloučit hypotézy a potvrdit platnost svých odhadů.

Získané údaje nejsou pevným číslem, ale rozsahem, který odráží přirozenou nejistotu práce s událostmi, které se odehrály před více než miliardou let.

Všechny údaje však ukazují na jedno: houby jsou starší, odolnější a vlivnější, než se dříve předpokládalo . V tomto smyslu práce nejen opravuje evoluční kalendář, ale také vrací houbám status zapomenutých klíčových hráčů v historii života.

První inženýři planety

Když přemýšlíme o ekologickém inženýrství, obvykle si představujeme stromy pohlcující uhlík nebo korály stavějící útesy. Ale dlouho předtím vytvořily houby první architekturu biosféry. Jejich podzemní sítě – předchůdci moderní mykorhízy – propojovaly organismy, zpracovávaly živiny a udržovaly stabilitu prvních půd.

Tato studie předpokládá, že život na Zemi nezačal rostlinami, ale mikroskopickou interakcí hub a řas. Tato primitivní interakce mohla změnit chemické složení planety a umožnit pozdější vznik složitých ekosystémů. Bez nich by Země potřebovala mnohem více času, aby se stala obyvatelnou.

Dnes, když hovoříme o udržitelném rozvoji, změně klimatu nebo degradaci půdy, zůstávají houby našimi nenahraditelnými spojenci. Tato studie nejen vrhá světlo na jejich minulost, ale také nám připomíná základní pravdu: bez hub by planeta byla jiná a nebyla by taková, jaká je dnes.