Det er ikke en fordel å drasse med deg mer enn du trenger, heller ikke i genetikk. Derfor har gener og DNA som ikke er nødvendig, en tendens til å forsvinne over tid.
Da forskerne undersøkte soppene i hettesoppslekten, fant de ut at de har mye mer DNA enn andre sopper. Noen av artene har fire – fem ganger så mye DNA.
Hvorfor har de det?
– Disse soppene er som en fjellklatrer som drasser med seg «playstation». Den som klatrer best i fjellet, er som regel ikke den som har den største ryggsekken, sier Christoffer Bugge Harder ved Københavns Universitet.
Han sier at man må ha det man behøver, men ikke mer. Derfor er det så merkelig at denne soppen har tatt med alt av gener.
Mycena epipterygia på bildet vokser i dødt plantemateriale.(Foto: Arne Aronsen)
Samtidig viser det seg at denne soppen klarer seg i mange ulike miljøer. Det ser ut til at den genetiske bagasjen gjør dem rustet for ulike livsstiler.
Forskerne fant soppene et sted der de ikke skulle være
Det hele begynte da professor Håvard Kauserud ved Institutt for biovitenskap på Universitetet i Oslo (UiO) og hans medarbeidere skulle undersøke samarbeid mellom planter og sopp på Svalbard.
Da oppdaget de noe de først trodde var feil. De fant nemlig DNA fra hettesoppene i planterøttene. Hettesoppene er kjent for å være nedbrytere. Forskerne trodde ikke at hettesoppene dannet symbiose, kjent som mykorrhiza, med planter.
Da de fant spor av hettesopper i mange rotprøver, skjønte de at de hadde kommet over noe spennende.
Kanskje hettesoppene hadde et hemmelig liv blant planterøttene?
Ordforklaringer
DNA er forkortelsen for deoksyribonukleinsyre. Det er «materialet» som egenskaper ved levende vesener er lagret i.
Gener er den delen av arvematerialet som gir et protein eller en egenskap.
Genom er betegnelsen på alt DNAet til et levende vesen, både det DNAet som er gener og det som ikke er det.
Basepar: Koden som gir opphav til alle egenskaper, er skrevet ved hjelp av basepar. Det finnes fire baser i DNAet: A, T, C og G. De settes sammen to og to. Rekkefølgen på baseparene «koder» genene. De delene av DNAet som ikke er gener, er noen ganger repeterende sekvenser av baseparene. Det kan for eksempel være ATATATATATATA i en svært lang rekke.
Sammen med Bugge Harder, som da jobbet som forsker ved UiO, ville Kauserud finne ut hva hettesoppene egentlig drev med.
Arbeidet skulle resultere i flere overraskelser.
– Vi trodde ikke at hettesoppene skulle ha så enormt store genomer. Vi hadde trodd at genomene skulle bære mer preg av deres levevis som nedbrytere, men det så vi ikke i DNAet, sier Bugge Harder.
Christoffer Bugger Harder på feltarbeid på Svalbard. Soppen han holder frem er en Mycena filopes.(Foto: Privat)
I en studie ledet av Ella Thoen observerte de også at næringsstoffer kunne overføres mellom hettesopp og planter, litt som hos mykorrhizasopp.
Rekordstor mengde DNA til sopp å være
For å bedre forstå hettesoppene undersøkte forskerne arvematerialet til 24 ulike arter i hettesoppslekten. Da så de at hettesoppene har uvanlig mye DNA til sopper å være.
I snitt hadde de dobbelt så mye DNA som andre sopper. De artene som hadde mest, hadde fire til fem ganger mer DNA enn snittet for andre sopper.
Annonse
Undersøkelsen avdekte også en rekord: Det største soppgenomet som hittil er funnet i denne soppgruppa. Det ble soppen Mycena olivaceomarginata som har 501 millioner basepar.
Mycena olivaceomarginata, soppen med det hittil største soppgenomet. Selve fruktlegemet er to til åtte cm høy.(Foto Arne Aronsen)
– Dette kan tilsynelatende være en fordel for dem dersom livsvilkårene plutselig skulle endre seg, sier Bugge Harder.
Tror hettesoppene kan ha et hemmelig liv
En av overraskelsene var at en stor andel av DNAet ikke så ut til å ha noen funksjon.
– De har lange, repeterende sekvenser uten noen kjent funksjon. Hos noen av soppene var 40 til 50 prosent av arvematerialet slike sekvenser, forklarer Bugge Harder.
– Mange av soppene er også utstyrt med gener for det meste. Samtidig har de gener uten noen kjent funksjon – en kopi – av et fungerende gen. Teoretisk sett gjør dette at de er utrustet til å leve på ulike vis. Det er ganske uvanlig blant sopp. De pleier ikke å ha alle mulige tilpasninger, sier Bugge Harder.
Mycena haematopus – små, men vakre sopper.(Foto: Arne Aronsen)
Derfor tror han at hettesoppene kan ha et hemmelig liv som forskerne vet lite om.
– Vi ser jo at noen av dem invaderer planter og er parasitter selv om de egentlig ikke skal det siden de primært er nedbrytere, sier han.
Han forklarer at de soppene som lever i samarbeid med planter, pleier ikke å ha gener for å bryte ned plantemateriale. Det trenger de ikke. Likevel ser forskerne at disse soppene, som er nedbrytere, har gener for begge deler.
Soppen har brukt alle triksene i den genetiske verktøykassa
For å skaffe alle disse genene har hettesoppene brukt alle knep som forskerne vet om:
– Disse soppene har brukt alle triksene i den genetiske verktøykassa, sier Bugge Harder.
Annonse
De har brukt det forskerne kaller horisontal genoverføring. Det er mest kjent blant bakterier. De har DNA-elementer som flytter på seg, og de har doblet en del av genene. Muligens hele genomet.
Den horisontale genoverføringen eller stjelingen, av andre soppers gener er spesielt overraskende. Det er vanlig blant bakterier, men ikke like vanlig blant organismer som har cellekjerne slik som soppene.
– En av soppgruppene de har tatt gener fra, er Ascomycota, sekksopp. De er like fjernt beslektet med hettesoppene som mennesker er til insekter eller pigghuder. Det er som om vi skulle få gener fra en sommerfugl eller en sjøstjerne, sier Bugge Harder.
Han forteller at akkurat hvordan den genetiske overføringen kan skje mellom disse soppartene, ikke er kjent.
Gener fra andre arter
Forskerne vet at genene er fra andre arter.
Programmet gjenkjenner strukturene når de ser på DNAet og sammenlikner det med DNA fra andre arter.
– Når man plutselig finner gener i hettesopper som ikke finnes i de nærmere slektningene deres, men som derimot er helt identiske med gener som finnes i helt andre deler av livets tre som de ikke er i nær slekt med, kommer det sannsynligvis derfra, forklarer Bugge Harder.
De store genomene gjør dem utrustet for alle forhold
Hettesoppene finnes overalt, på alle kontinenter, inklusive Antarktis. De lever i skog, i gressmark og eng, i tropene og på tundraen. Men alle artene lever ikke overalt.
– Noen av hettesoppene er svært spesialiserte, mens andre ser ut til å være veldig tilpasningsdyktige, sier Bugge Harder.
De fem til seks artene som er mest tilpasningsdyktige, finner vi mange ulike steder. Flere av dem er også blant dem med de største genomene.
Annonse
Slik ser det ut på Revenesset på Svalbard. I dette karrige miljøet kan den genetiske bagasjen til hettesoppene være en fordel.(Foto: Arne Aronsen)
To av disse soppene er Mycena galopus og Mycena leptocephala. De er nedbrytere, men ser ut til å kunne være opportunister og invadere planterøtter.
Soppene i Arktis har eksepsjonelt stort genom
De aller største genomene fant forskerne blant hettesoppene i Arktis.
– Hettesoppene fra Svalbard har nesten 100.000 gener og 4 – 500 millioner basepar. Til sammenlikning har de fleste sopper et genom på rundt 30 – 60 millioner basepar, sier Bugge Harder.
Fra før er det kjent at også planter som lever i arktiske strøk, har store genomer.
Forskerne spekulerer i at dette gjør dem mer robuste mot ekstreme og krevende forhold.
– Vi tenker at hettesoppene på Svalbard invaderer planterøtter og går i dvale mens de venter på at maten skal bli servert, altså at planten skal dø, forklarer Bugge Harder.
Han sier de har litt vekst, men lar planten leve. Hvis de ikke trenger å konkurrere med andre om maten, så kan de tillate seg dette.
– Den store genetiske ryggsekken hindrer dem i å være raske. Til gjengjeld så har de en genetisk beredskap og dermed større sjanse for å overleve. Andre steder med mye konkurranse er det om å gjøre å være raskest.
Ulempen med det store genomet er at hver gang en celle skal dele seg, må den kopiere hele genmaterialet. Det tar tid og ressurser og gjør celledelingen langsommere enn for sopper med mindre genom.
En mulig forklaring på at soppene har beholdt det store genomet til tross for ulempene, er at forholdene i Arktis gjør det nyttig å eksperimentere litt, mener Bugge Harder.
Om man bare har én kopi av et gen, da får man problemer om det ikke fungerer eller det blir endret på. Hvis man har flere kopier, så kan man eksperimentere uten å få vitale problemer.
Genetisk eksperimentering kan gi opphav til nye tilpasninger og funksjoner.
Annonse
– Vi ser også at noen av genene ser ut til å haike med de repeterende sekvensene. Kanskje er det en metode som får noen gener til å bli kopiert mer enn andre, undrer Bugge Harder.
På verdensbasis er mange sopparter truet
– Noen sopper vokser bare på gamle stammer av død ved, forklarer forskeren.
Andre sopper vokser kun i symbiose med sjeldne planter. Jo mer spesialiserte de er, dess mer truet er slike sopper.
Selv om mange sopper er utrydningstruet, forteller Bugge Harder at rødlisten ikke har oppført noen hettesopper.
– Tvert imot ser vi at skoger som har vært flatehogget, har godt med hettesopper. De ligger klar i levende planter på forhånd og dukker opp og blir dominerende som gribber etter hogst. De ser ut til å klare seg bra på forstyrrede områder, sier han.
I forhold til evolusjonshistorien har vi mennesker innført store forandringer på kort tid. Kanskje det er en fordel for disse soppene, sier han.
Om prosjektet
28 forskere fra 7 land har deltatt.
Hovedpartnere i prosjektet er: Universitetet i Oslo, INRA Nancy (Frankrike), BRC i Szeged (Ungarn), James Hutton Institute (Skottland), og Joint Genome Institute i USA (California).
Prosjektet var finansiert av EU via et Marie-Curie-stipend til Christoffer Bugge Harder på Oslo Universitet, og av prosjektet 1000 Fungal genomes 1KFG i samarbeid med Francis Martin i Nancy og Joint Genome Institute.
