Химический состав лишайников зависит от основы (субстрата), на которой они растут. Таким образом лишайники приспосабливаются к неблагоприятным условиям, таким как высокий уровень кислотности (низкий рН) или присутствие токсичных металлов. Новое свойство этих организмов обнаружили биологи Уральского федерального университета (УрФУ), изучившие более 740 видов лишайников. Пробы отбирали со скал и деревьев (ель, сосна, береза, ольха, осина, тополь). Результаты исследования были опубликованы в журнале Frontiers in Forest and Global Change.
Как объясняют биологи Уральского федерального университета, лишайники, растущие на субстратах с разными химическими свойствами, имеют различный спектр вторичных метаболитов . Вторичные метаболиты являются своеобразным «биохимическим инструментом», с помощью которого лишайник защищается и выживает в стрессовых условиях. И животные, и растения имеют первичные метаболиты, тогда как вторичные метаболиты есть только у растений. Чтобы найти защиту, животные убегают, а растения вырабатывают определенный набор вторичных метаболитов, наделяющих их защитными свойствами (вкус, запах, цвет) и позволяющих пережить засуху, высокие температуры, распространение инфекций и т. д.
В лишайниках в больших количествах накапливаются вторичные метаболиты. Они не участвуют в обменных процессах , поэтому роль многих метаболитов в жизни лишайников не ясна. Ученые всего мира только начинают изучать закономерности их образования.
«Лишайники содержат 800-1050 вторичных метаболитов или « лишайниковых кислот», включая фенольные соединения , стероиды, терпеноиды и т. д. Таким образом, одни вторичные метаболиты придают лишайникам более высокую устойчивость к кислотности. Другие наделяют лишайники устойчивостью к высоким концентрациям тяжелых металлов в субстрата. В то же время некоторые обладают противомикробными свойствами, которые также помогают в выживании, особенно для медленно растущих лишайников. Лишайниковые кислоты также являются потенциальными лекарствами для человека, обладая противоопухолевыми, противовоспалительными и многими другими свойствами», — поясняет ко- автор, доцент кафедры биоразнообразия и биоэкологии УрФУ Александр Пауков.
В результате исследования выяснилось, что лишайники приспосабливаются к высокой концентрации токсичных металлов. Ивовые лишайники имеют относительно бедную вторичную химию, так как кора ивы содержит много салициловой кислоты (дерево использует эту кислоту для защиты от бактерий).
Всего исследованные виды содержали 76 метаболитов, сообщили биологи из УрФУ. Наиболее распространенным среди всех метаболитов был атранорин. Для человека это вещество обладает противовоспалительными, антибактериальными, противогрибковыми, цитотоксическими, антиоксидантными, противовирусными и иммуномодулирующими свойствами. Лишайник, с другой стороны, использует атранорин в качестве светофильтра, защищая себя от избыточного солнечного излучения.
«Мы также обнаружили экземпляры, которые «ленивы» и не производят вторичных метаболитов. Например, лишайники на осине производят мало вторичных метаболитов, потому что кора осины обеспечивает им нормальную жизнедеятельность. Мы также обнаружили интересный факт — в лишайниках есть вещества, которые они никак не используются. Нам еще предстоит выяснить, для чего они производятся», — говорит Александр Пауков.
Следующим этапом исследования является проверка результатов в лаборатории. Планируется «очистить» лишайники от вторичных метаболитов, поместить их в соответствующие условия и посмотреть, восстановят ли они снова свои защитные свойства.
