Муравьи выращивают грибные сады, уничтожающие мусор. Возможно, люди научатся делать так же

Ученые разработали модель, которая помогла понять, как растения разлагаются под воздействием грибов, муравьев-листорезов и бактерий. Это может стать прорывом при переработке мусора, ведь пока человеческие технологии с этим не справляются. О разработке сообщила Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория США.

«В ходе своего исследования команда изучила тип гриба, известный своими симбиотическими отношениями с видом муравьев-листорезов, — Leucoagaricus gongylophorus. Муравьи используют гриб для выращивания грибного сада, который разлагает растительные полимеры и другие материалы. Остаточные компоненты этого процесса используются и потребляются различными организмами в саду, позволяя всем процветать», — пояснили в лаборатории.

Утилизация растительных отходов для человеческого сообщества — также важная задача, ее решение снизит экологический вред от нашей деятельности. Технологии для этого разрабатывают уже много лет, и люди научились превращать такой мусор, например, в биотопливо, моющие средства, пищевые добавки и даже пластмассы. 

Но есть вещества, для переработки которых технологию подобрать пока не удается: например, лигнин – основной ингредиент клеточной стенки растений, который составляет значительную массу растительных отходов.

Новый метод, разработанный американскими учеными, позволяет исследователям рассмотреть процессы в «грибном саду» на молекулярном уровне и понять, как, когда и где они происходят, какие именно базовые компоненты задействованы. Сделать это раньше не удавалось из-за того, что система очень сложная, а множество ее участников — весьма миниатюрные.

Используя мощный лазер, команда просканировала участки грибного сада размером 12 микрон — это примерно та же толщина, что у пищевой пленки. Это помогло определить местонахождение метаболитов, которые являются остаточными продуктами деградации растений. Кроме того, ученые выявили местоположение растительных полимеров, таких как целлюлоза, ксилан и лигнин и другие, а затем определили тип и местонахождение ферментов, которые используются для запуска биохимических реакций в живой системе.

«Используя этот метод, команда выявила важные метаболиты и ферменты, которые стимулируют различные биохимические реакции, необходимые в процессе разложения. Гриб является основным разрушителем растительного материала. Бактерии трансформируют ранее переваренные растительные полимеры в метаболиты, которые используются в системе в качестве витаминов и аминокислот. Эти витамины и аминокислоты приносят пользу всей экосистеме, ускоряя рост грибов и деградацию растений», — отметили в лаборатории.

В будущем открытие может быть применено для развития технологий по переработке мусора в биотопливо и биопродукты.