Науковці теж люди і часом можуть помилятися. Наприклад, через недоліки методики й інструментарію досліджень. Та, зрештою, рушієм наукового прогресу є не лише допитливість, а й сумнів. Саме критичне мислення і глибока обізнаність у своїй галузі спонукали українського міколога Сергія Бойка засумніватись у коректності результатів міжнародного дослідження трирічної давнини. Щоб уже оприлюднені помилки не перекочували до майбутніх наукових джерел і не спотворили нашого уявлення про світ, їх потрібно публічно спростовувати, надаючи вагомі аргументи. Саме це і зробив наш колега. І вже у лютому 2025 року журнал “Scientific Reports”, що належить до видавничої групи “Nature”, опублікував його статтю “Misconception of Schizophyllum commune strain 20R-7-F01 origin from subseafloor sediments over 20 million years old” («Хибне уявлення про походження штаму Schizophyllum commune 20R-7-F01 з підводних відкладень віком понад 20 мільйонів років»). У ній дослідник проаналізував відповідність віку мікологічних знахідок вікові осадових кернів. І дійшов висновку, що виділений з геологічних кернів з-під океанічного дна (понад 2000 метрів) зразок гриба – розщепки звичайної (Schizophyllum commune), а саме – штам 20R-7-F01, насправді зовсім не такий давній, як вважалося. По-перше, цей штам сучасний, а не віком 20 мільйонів років. По-друге, наземний, а не глибоководний. Тоді постають запитання: чому розщепка звичайна взагалі фігурувала у науковій публікації 2022 року і чому про ймовірну хибність попередніх даних стало відомо тільки тепер? Про це й інше автора нової статті, старшого наукового співробітника відділу фітоекології Інституту еволюційної екології НАН України кандидата біологічних наук, доцента Сергія Бойка розпитала пресслужба НАН України.
Кандидат біологічних наук, доцент Сергій Бойко. Фото – з сайту Інституту еволюційної екології НАН України: https://www.ieenas.org/personalities/boiko-sergii-mikhailovich/
– Сергію Михайловичу, розкажіть, будь ласка, спершу про «героя» Вашої публікації – Schizophyllum commune. Що це за вид живих організмів? Чим він особливий? І чому один зі штамів зацікавив Вас настільки, що Ви вирішили докладно його проаналізувати?
– Розщепка звичайна цікава передусім як вид-космополіт. Гриб поширений на всіх континентах (крім Антарктиди) і в усіх кліматичних зонах. Тому його доволі легко знайти. А отже, й легко дослідити. Крім того, це гриб-сапротроф, тобто він розкладає мертву деревину. В останніх публікаціях про нього частіше пишуть уже і як про патогена, який може пошкоджувати живу деревину, а також спричиняти різні захворювання й алергічні реакції у тварин і людини. Його дуже часто використовують як модельний об’єкт під час дослідження різних систем функціонування.
– Тобто вивчення розщепки звичайної та її штамів може мати і практичне значення, а не лише суто фундаментальне?
– Звісно. До речі, в азійських країнах розщепку звичайну використовують у кулінарії. Але цей гриб дуже непоказний і жорсткуватий, тому в нас його, напевно, ніхто не їстиме.
Розщепка звичайна. Фото Сергія Бойка
– Ви сказали, що розщепка живиться деревиною. Цікаво, звідки ж тоді цей гриб узявся у геологічних породах нижче дна океану.
– 2012 року міжнародна команда дослідників провела експедицію Ocean Drilling 337 неподалік японського острова Шимокіта, в Тихому океані. Це була перша експедиція, яка присвячувалася пошуку біоти підводного дна і використовувала технологію вертикального буріння. Роботи виконували на глибині 1180 метрів і з найглибшої свердловини (2466 метрів нижче океанічного дна) дістали осадові керни. Потім у лабораторних умовах із цих кернів виділили зразки мікробної та грибної біот. Серед них було шість представників базидіальних грибів, зокрема і згаданий штам 20R-7-F01 розщепки звичайної.
Чому він мене зацікавив? Бо це безпосередній об’єкт моїх досліджень, я з ним постійно працюю, знаю його особливості і, скажімо так, вузькі місця. Знаю, де він трапляється, а де рости не може. А 2022 року в журналі “Fungal biology” (це офіційний журнал британського мікологічного товариства) вийшла моя стаття, в якій було представлено оригінальні ДНК-маркери, за допомогою яких можна дослідити походження того чи того зразка гриба. Тобто якщо, наприклад, ми маємо якийсь зразок, але не знаємо, звідки він, то за цими ДНК-маркерами можна з високою ймовірністю встановити місце його походження.
І от, вчергове переглядаючи онлайн-бази з розшифрованими геномами грибів, я натрапив на три нові штами розщепки звичайної. Причому про один із цих штамів було вказано, що він узятий із дна океану і має вік близько 20 мільйонів років. Щодо інших двох штамів не було інформації про їхнє походження. Тому я вирішив протестувати свої ДНК-маркери, і спробувати ідентифікувати походження штамів. Тобто я використав ці штами як своєрідні тест-культури, з них усе почалося.
Завдяки тесту я побачив, що за своїм геномом штам 20R-7-F01 не просто наближений, а належить до групи сучасних азійських культур цього гриба, які зростають на суходолі у Китаї, Японії, Кореї. Я вирішив «копати» далі. Різні молекулярні підходи, які було застосовано надалі, остаточно довели правильність мого припущення про те, що цьому штамові насправді не 20 мільйонів років – він сучасний. А його вже запропонували використовувати як високоякісну модель геному, що існує в глибокому підводному середовищі. Тобто орієнтуватися на нього, вивчаючи еволюцію та механізм адаптації до навколишнього середовища – напрями еволюційних змін, динаміку генетичних перебудов, синхронізацію еволюції геному з чинниками довкілля. Між іншим, цей штам фігурує у кількох наукових публікаціях. Від нього почали відштовхуватись інші автори. Причому йдеться про статті у рейтингових журналах, яким довіряють. Тому я підготував свою статтю, щоб ця помилка більше не множилася.
Відсоток спільних високомутагенних сателітних ДНК локусів штамів Schizophyllum commune різних популяцій, що складаються із тринуклеотидних мотивів. Простіше кажучи, ця ілюстрація демонструє рівень спорідненості штаму 20R-7-F01 з іншими штамами розщепки звичайної. Джерело: https://www.nature.com/articles/s41598-024-84457-2
Філогенетичне дерево (тобто схема еволюційної спорідненості) штамів розщепки звичайної на основі послідовностей ДНК ампліконів за локусом MK90_Ru_X21_S81. Джерело: https://www.nature.com/articles/s41598-024-84457-2
– Гаразд, але як же все-таки цей гриб опинився там, звідки його дістали учасники експедиції?
– Припускаю, що у керни він потрапив через особливості способу буріння. Науковці використали сучасну технологію буріння – райзер систему (riser drilling system). Цей спосіб буріння дає змогу вилучати зразки породи з такої великої глибини. Нагадаю, це більш як 3,5 кілометра від поверхні води. Щоб збагнути що до чого, мені довелося трохи зануритись у геологію, дізнатися більше про різні способи буріння, їхні переваги й недоліки, властивості різних типів вугілля та порід, що траплялись у кернах. Правду кажучи, це цікава тема. Якщо коротко, то для будь-якого буріння потрібно подавати воду, яка змащуватиме бур і полегшуватиме його входження у геологічні пласти. Для буріння на великих глибинах вода має надходити під величезним тиском. Крім того, така вода має проходити крізь фільтри. Але річ у тім, що ці фільтри не гарантують стовідсоткового очищення. Тобто в буровий розчин може потрапити і затриматися у вугільних порах стороння мікрофлора – наприклад, спори гриба або фрагменти міцелію. Ба більше, у самому звіті експедиції визнається такий ризик. Коли керни витягають із зони великого тиску на поверхню, вугільні пори розширюються і можуть виконувати роль фільтра. Можливо, саме так штам 20R-7-F01 і потрапив у ці породи.
Зрозуміла річ, коли в таких кернах знаходять хемосинтезуючі організми, але для гриба-сапротрофа потрібні зовсім інші умови. На глибині двох кілометрів, де температура сягає 50°С, а вільної води практично немає, розщепка не витримає 20 мільйонів років ні живою, ні у стані спор. У ґрунті, з якого її нібито дістали, сильний дефіцит води – її там не більше 5%. А грибу для нормального функціонування потрібно 50-70% вологи. Тобто зневодненість ґрунту, великий тиск, висока температура і відсутність кисню практично унеможливлюють існування розщепки в таких умовах.
– А з експедиції привезли спори чи шапинки?
– Як свідчить розшифрований геном штаму, зразок був дикаріоном, тобто мав диплоїдний набір хромосом. Це означає, що генетичну інформацію добули не зі спори.
Крім того, між штамом 20R-7-F01 і сусідніми китайським, корейським та японським штамами, з якими я його порівнював, не спостерігалося різниці, яка свідчила б про тривалу просторово-часову ізоляцію.
– А якби він справді 20 мільйонів проіснував у ґрунті нижче дна океану, то дуже відрізнявся б від штамів свого виду?
– Так, відрізнявся б, як, умовно кажучи, австралопітек від сучасної людини. А вийшло навпаки – немає жодної генетичної різниці.
– Коли Ваші попередники описали результати експедиції, то вік штаму 20R-7-F01 не суперечив науковим уявленням про вид?
– Так. Розумієте, в чому була проблема авторів того дослідження? На той час неможливо було довести зворотнє. Вони проводили свої порівняння зі штамом Н4-8, що був першим, для якого було секвеновано геном. Наші попередні роботи дали змогу з’ясувати походження штаму Н4-8 з американського континенту, і саме факт давньої дивергенції батьківських форм призвів до генетичної відмінності штамів Н4-8 і 20R-7-F01.
– Чи правильно я розумію, що для тестування культур за допомогою оригінальних ДНК-маркерів Вам навіть не потрібно було мати на руках біологічний матеріал, а вистачило самої розшифровки геному?
– Саме так. Я вдався передусім до повногеномного аналізу, скориставшись міжнародною базою NCBI (National Center for Biotechnology Information). Там у вільний доступ викладають повні і часткові розшифровки геномів, з якими вже далі можуть працювати науковці. Інформація про штам 20R-7-F01 з’явилась у цій базі лише півтора року тому. Загалом на сьогодні розшифровано повний геном для понад 50 штамів цього гриба.
– Сергію Михайловичу, Ваша стаття вийшла ще у лютому. Тож на завершення не можу не поцікавитись, чи є вже реакція на неї. Зокрема, від авторів попередніх досліджень.
– Реакція є, і вона дуже бурхлива. Я передбачав подібний момент і був готовий. Редакційній команді журналу всі аргументи було надано, і вона визнала їх достатніми. Я вважаю, що науковці мають працювати у полі наукового дискурсу і переглядати свої результати, коли ті не відповідають новим даним.
Спілкувалася Сніжана Мазуренко