Η μαγεία της συνύπαρξης

Τι είναι οι λειχήνες;  

Οι λειχήνες είναι μερικές από τις πιο συναρπαστικές και διαδεδομένες μορφές ζωής στον πλανήτη. Η θεμελιώδης κατασκευή τους από μόνη της εμπνέει τη φαντασία, καθώς δεν έχουμε να κάνουμε με ένα μόνο οργανισμό αλλά τουλάχιστον δύο. Στις περισσότερες περιπτώσεις ένας λειχήνας αποτελεί αποτελεσματική συμβίωση ενός μύκητα και ενός φύκους ή ενός κυανοβακτηρίου, αλλά μερικές φορές απαιτείται η συνεργασία και των τριών.  Ο μύκητας σχηματίζει το μεγαλύτερο μέρος της δομής και το φύκος ζει μέσα σε αυτή τη δομή, όπου φωτοσυνθέτει και παρέχει σάκχαρα στον μύκητα σε αντάλλαγμα για έναν προστατευμένο χώρο στον οποίο θα επιβιώσει. Ωστόσο, αυτή είναι μόνο η επιφάνεια όταν ερευνούμε την ιδιαιτερότητα στη σύνθεση ενός λειχήνα.  Μέσα, πάνω και σε όλο το σύμπλεγμα του κύριου μύκητα και φύκους συνυπάρχει μια απίστευτα πολύπλοκη και ποικιλόμορφη κοινότητα βακτηρίων, αυτόνομων μυκήτων, μικροσκοπικών σκουληκιών και ποσοτήτων νερού.  Από πολλές απόψεις, οι λειχήνες είναι μικροσκοπικά σύμπαντα, τα οποία αντιμετωπίζονται καλύτερα ως μικροσκοπικά οικοσυστήματα παρά ως αυστηρές συμβιώσεις μεταξύ ενός μόνο μύκητα και ενός μόνο φύκους.

Ένας λειχήνας, ή λειχηνοποιημένος μύκητας, είναι στην πραγματικότητα δύο οργανισμοί που λειτουργούν ως μια ενιαία, σταθερή μονάδα. Οι λειχήνες αποτελούνται από έναν μύκητα που ζει σε μια συμβιωτική σχέση με ένα φύκι (άλγος) ή ένα κυανοβακτήριο, ή και τα δύο σε ορισμένες περιπτώσεις. Καταγράφονται περίπου 17.000 είδη λειχήνων παγκοσμίως.

Γιατί ένας διπλός οργανισμός;

Οι μύκητες είναι ανίκανοι για φωτοσύνθεση επειδή δεν έχουν την πράσινη χρωστική ουσία χλωροφύλλη. Δηλαδή, οι μύκητες δεν μπορούν να συλλέξουν φωτεινή ενέργεια από τον ήλιο και να παράγουν τη δική τους τροφή με τη μορφή υδατανθράκων. Αντίθετα, πρέπει να αναζητήσουν εξωτερικές πηγές τροφής. Απορροφούν τη διατροφή από οργανικές ουσίες, δηλαδή ενώσεις που περιέχουν άνθρακα όπως υδατάνθρακες, λίπη ή πρωτεΐνες. Από την άλλη πλευρά, τα φύκια και τα κυανοβακτήρια μπορούν να πραγματοποιήσουν φωτοσύνθεση, παρόμοια με τα φυτά. Στην πραγματικότητα, οι χλωροπλάστες, τα μίνι εργοστάσια φωτοσύνθεσης στα φυτά του πλανήτη, είναι προσαρμοσμένες μορφές κυανοβακτηρίων. Αυτά τα πρώιμα κυανοβακτήρια «αιχμαλωτίστηκαν» από πρωτόγονα φυτικά κύτταρα κάποια στιγμή στα τέλη του Πρωτοζωικού ή στην πρώιμη περίοδο της Κάμβριας, σύμφωνα με επιστήμονες από το Μουσείο Παλαιοντολογίας του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια.

Έτσι, όταν ένας μύκητας, που είναι ο κυρίαρχος εταίρος σε αυτή τη σχέση, συσχετίζεται με ένα φύκι (συνήθως είδος από τα πράσινα φύκια) ή κυανοβακτήριο για να σχηματίσει έναν λειχήνα, παρέχει στον εαυτό του συνεχή πρόσβαση σε μια πηγή τροφής. Ο μύκητας ελέγχει τη συσχέτιση με τρόπο που θα μπορούσε κανείς να θεωρήσει ως «γεωργία», σύμφωνα με τον Robert Lücking, επιμελητή στον Βοτανικό Κήπο και το Βοτανικό Μουσείο του Βερολίνου, και ερευνητή στο Integrative Research Center στο Field Museum στο Σικάγο. Το περιέγραψε ως την ελεγχόμενη ανάπτυξη ενός οργανισμού που παρέχει άνθρακα, όπως ακριβώς εμείς καλλιεργούμε σιτάρι, ρύζι ή πατάτες. Πρόσθεσε ότι τα κυανοβακτήρια παρέχουν επίσης στους μύκητες το πρόσθετο όφελος της δέσμευσης αζώτου. Αυτή είναι η βιοχημική αντίδραση όπου το ατμοσφαιρικό άζωτο μετατρέπεται σε αμμωνία, μια πιο χρησιμοποιήσιμη μορφή του στοιχείου. Σε αντάλλαγμα, τα φύκια και τα κυανοβακτήρια εξασφαλίζουν ένα προστατευμένο περιβάλλον, ειδικά από τις βλαβερές υπεριώδεις ακτίνες. Οι μύκητες συχνά σχηματίζουν έναν προστατευτικό φλοιό (ή κέλυφος) με χρωστικές ουσίες που απορροφούν το υπεριώδες φως, λέει ο Lücking.

Τέλος, οι λειχήνες, (οι συμβιώνοντες μύκητες, τα φύκια και τα κυανοβακτήρια δηλαδή) μπορούν να ζουν σε περιβάλλοντα που δεν θα μπορούσαν να ζήσουν διαφορετικά από μόνα τους. Ο Lücking σημείωσε ότι οι ζεστές και κρύες έρημοι, καθώς και οι εκτεθειμένες επιφάνειες βράχων, είναι καλά παραδείγματα τέτοιων περιβαλλόντων. 

Ονοματολογία

Το μυκητιακό συστατικό ενός λειχήνα είναι γνωστό ως «mycobiont» (μυκοβίωμα θα το χαρακτήριζα στα ελληνικά) και το συστατικό φύκι ή κυανοβακτηρίδιο είναι γνωστό ως «photobiont» (φωτοβίωμα αντίστοιχα). Η επιστημονική ονομασία για έναν λειχήνα είναι ίδια με αυτή του mycobiont, ανεξάρτητα από την ταυτότητα του photobiont. Ο Άλαν Σίλβερσαϊντ, συνταξιούχος πλέον από το Πανεπιστήμιο της Δυτικής Σκωτίας, δίνει το παράδειγμα του μύκητα Sticta canariensis. Αυτός ο μύκητας είναι ικανός να σχηματίσει δύο διαφορετικές συσχετίσεις λειχήνων με ένα φύκι και ένα κυανοβακτήριο, ωστόσο και οι δύο λειχήνες αναφέρονται ως Sticta canariensis. Εάν το είδος του μύκητα παραμένει το ίδιο, τότε το ίδιο ισχύει και για το όνομα του λειχήνα, ακόμα κι αν η εμφάνιση των λειχήνων ποικίλλει», δηλώνει ο Silverside.

Δομή

Το φυτικό τμήμα ενός λειχήνα, γνωστό ως θαλλός (thallus), δεν υφίσταται στους μη λειχηνοποιημένους μύκητες, σύμφωνα με τον Robert Lücking. Είναι ακριβώς ο θαλλός που δίνει στους λειχήνες τη χαρακτηριστική εξωτερική τους εμφάνιση και τους κατηγοριοποιεί ως: 

α. Φυλλώδεις λειχήνες, επίπεδοι και σε μορφές που μοιάζουν με φύλλα

β. Νηματώδεις λειχήνες, με θαμνοειδή φουντωτή εμφάνιση. 

γ. Ζελατινώδεις λειχήνες, που έχουν επικαλυπτόμενα επίπεδα και 

δ. Κρουστώδεις λειχήνες που, όπως υποδηλώνει το όνομα, σχηματίζουν μια σφιχτά συνδεδεμένη κρούστα πάνω από την επιφάνεια στην οποία διαβιώνουν.

Σημείωση:

Στη Wikipedia, όπου υπάρχουν πάρα πολλές ενδιαφέρουσες λεπτομέρειες για όσους επιθυμούν να εμβαθύνουν (και πολλοί σύνδεσμοι για ακόμα περισσότερες σχετικές πηγές γνώσεις), αναφέρονται οι ακόλουθες κατηγορίες σύμφωνα με τις μορφές ανάπτυξης του θαλλού:

• φρουτικόζης – ανάπτυξη σαν τούφα ή πολύκλαδος άφυλλος μίνι θάμνος, όρθιος ή κρεμασμένος, τρισδιάστατα κλαδιά με σχεδόν στρογγυλή διατομή (τερέτα) ή πεπλατυσμένα
• φυλλώματος – αναπτύσσεται σε δισδιάστατους, επίπεδους, λοβούς που μοιάζουν με φύλλα
• κρουστόζης – σαν κρούστα, που προσκολλάται σφιχτά σε μια επιφάνεια (υπόστρωμα) σαν παχύ στρώμα χρώματος
• επιοειδής – σχηματίζεται από μικρά φυλλόμορφα λέπια κρούστα κάτω αλλά ελεύθερα στις άκρες
• κονοειδής – πούδρα
• ζελατινώδης– σαν ζελέ
• νηματοειδής – χορδές ή σαν μπερδεμένες λεπτές ίνες
• βυσσοειδής – σαν πειραγμένο μαλλί
• χωρίς χαρακτηριστική δομή

Γενικά, το εσωτερικό του θαλλού ενός λειχήνα φαίνεται στρωματοποιημένο, με τα μυκοβιώματα και τα φωτοβιωματικά κύτταρα διατεταγμένα σε στρώματα. Σύμφωνα με τη Αμερικανική Δασική Υπηρεσία, το εξωτερικό στρώμα (φλοιός) αποτελείται από παχιά, σφιχτά «συσκευασμένα», κύτταρα μυκήτων. Αυτό ακολουθείται από ένα τμήμα photobiont (είτε πράσινα φύκια είτε κυανοβακτήρια). Εάν ένας λειχήνας έχει ταυτόχρονα φύκι και κυανοβακτηριακό σύντροφο, τα κυανοβακτήρια μπορούν να φανούν σε μικρά «διαμερίσματα» πάνω από τον ανώτερο φλοιό. Το τελικό στρώμα είναι ο μυελός (medulla), με χαλαρά διατεταγμένα κύτταρα μυκήτων που μοιάζουν με νήματα. Οι προεκτάσεις κάτω από τον μυελό, οι οποίες ονομάζονται βασικές προσκολλήσεις, επιτρέπουν στους λειχήνες να προσκολλώνται σε διάφορες επιφάνειες. Τα τυπικά βασικά προσαρτήματα περιλαμβάνουν ριζίδια, τα οποία είναι μυκητιακά νημάτια που εκτείνονται από το μυελό, και μια ενιαία κεντρική δομή που ονομάζεται λαβή, η οποία μανδαλώνει πάνω σε βράχους. Η Αμερικανική Δασική Υπηρεσία δίνει το παράδειγμα ενός φυλλώδους λειχήνα που ονομάζεται ομφαλώδης λειχήνας, όπου η «λαβή» μοιάζει με ομφάλιο λώρο. Ως εξαίρεση στη γενική δομή του θαλλού, οι ζελατινώδεις λειχήνες δεν έχουν στρωματοποιημένο θαλλό. Τα συστατικά mycobiont και photobiont βρίσκονται μαζί σε ένα μόνο στρώμα. Σαν αποτέλεσμα, οι λειχήνες αυτοί μοιάζουν με … ζελέ. Παράδειγμα ο Collema auriforme.

Εμφάνιση 

Όταν ξηραίνονται, οι λειχήνες είτε παίρνουν το χρώμα του ίδιου του μυκοβιώματος (του μύκητα) ή μπορεί να είναι μονόχρωμοι και γκρίζοι. Όταν όμως είναι υγροί, μεταμορφώνονται εντελώς. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα κύτταρα των μυκήτων στον ανώτερο φλοιό γίνονται διαφανή και τα χρώματα των στρωμάτων φυκών ή κυανοβακτηρίων μπορούν να λάμπουν! Τα πράσινα φύκια δίνουν λειχήνες με έντονο πράσινο χρώμα, ενώ τα κυανοβακτήρια δίνουν αποχρώσεις σκούρου πράσινου, καφέ ή μαύρου, σύμφωνα με τους ειδικούς. Να προσθέσω εδώ ότι συναντάμε συχνά λειχήνες με πολύ πιο εντυπωσιακά και έντονα χρώματα, όπως πορτοκαλί, κόκκινο, κίτρινο, που οφείλονται σε ειδικές χρωστικές, όπως π.χ. το κίτρινο ουσνικό οξύ.

Κατανόηση της δυναμικής

Για το mycobiont συνθετικό ενός λειχήνα, η συσχέτιση με το photobiont είναι «υποχρεωτική» ή σχέση εξάρτησης. «Από όσο είναι γνωστό, το μυκοβίωμα δεν μπορεί να επιμείνει στη φύση χωρίς λειχηνοποίηση», εξηγεί ο Robert Lücking. «Το mycobiont συνθετικό συναντάται μόνο του κατά τη σύντομη περίοδο που διασκορπίζεται ελευθερώνοντας σπόρια μυκήτων.» Προκειμένου να δημιουργηθεί και να διατηρηθεί ένας σταθερός συσχετισμός των δύο συστατικών, η εξέλιξη έχει επιλέξει ορισμένα χαρακτηριστικά στο πλαίσιο της συνεργασίας των λειχήνων. «Υπάρχουν τρεις σημαντικοί παράγοντες για τη συμβιωτική δημιουργία των λειχήνων: η αναγνώριση, η αποδοχή και η καταλληλότητα της ένωσης», αναφέρει ο Lücking. «Και τα τρία υποτίθεται ότι υποβάλλονται σε εξελικτική επιλογή και ως εκ τούτου βελτιστοποιούνται». Ο Lücking επεξεργάστηκε την έννοια της αναγνώρισης επισημαίνοντας ότι το μυκοβίωμα (ο μύκητας) δεν μπορεί απλώς να συσχετιστεί με οποιοδήποτε δεδομένο φύκι ή κυανοβακτήριο. Αναζητά ενεργά το φωτοβίωμα, με χημική αναγνώριση. Η αποδοχή συμβαίνει όταν οι δύο εταίροι ενός λειχήνα αλληλεπιδρούν χωρίς να επηρεάζουν αρνητικά ο ένας τον άλλον. «Για παράδειγμα, εάν το φύκι θεωρεί τον μύκητα παράσιτο, θα αντιδράσει με αμυντικούς μηχανισμούς που θα μπορούσαν να αποτρέψουν τη δημιουργία μιας σταθερής συμβίωσης», λέει ο ειδικός μας. «Έτσι, με εξελικτικούς όρους, τα δύο βιώματα έχουν “μάθει” πώς να αλληλεπιδρούν αμοιβαία, αλλά με τρόπο που ο μύκητας ελέγχει την αλληλεπίδραση». Τέλος, η καταλληλότητα της σχέσης καθορίζεται από την υγιή ανάπτυξη και την αναπαραγωγική επιτυχία. «Όσο περισσότερους υδατάνθρακες μπορεί να παράγει το photobiont ανά μονάδα χρόνου υπό δεδομένες συνθήκες, τόσο πιο γρήγορα θα αναπτυχθεί ο λειχήνας και τόσο πιο ανταγωνιστικός στην επιβίωση θα είναι», τονίζει ο Lücking. Σημειώνει δε ότι η φυσική κατάσταση και ο τρόπος με τον οποίο συνεργάζονται οι συνεργάτες λειχήνων εξαρτώνται και από τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Συνήθως, από τη στιγμή που έχει δημιουργηθεί μια συσχέτιση λειχήνα, το mycobiont δεν αλλάζει εταίρους. Ωστόσο, ως εξαίρεση, ο Lücking δίνει το παράδειγμα του Sticta canariensis, ενός φωτοσυμβιώματος που περιλαμβάνει μύκητα ο οποίος μπορεί να σχηματίσει ξεχωριστούς λειχήνες με διαφορετικά φωτοβιώματα. Σε αυτή την περίπτωση, ο μύκητας συνδέεται με ένα κυανοβακτήριο σε σκιερές, υγρές συνθήκες σχηματϊζοντας μικρούς «θάμνους». Ωστόσο, σε πιο ξηρές ή πιο εκτεθειμένες συνθήκες, ο μύκητας συνδέεται με πράσινα φύκια και σχηματίζει μεγάλους επίπεδους λοβούς. «Όταν οι συνθήκες αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου ή σε μικρή απόσταση, βλέπεις κάποια άτομα να ξεκινούν ως κυανοβακτηριακοί λειχήνες και μετά να σχηματίζουν ξαφνικά πράσινους λοβούς συνδυαζόμενοι με πράσινα φύκια», λέει. «Ο ίδιος μύκητας λοιπόν μπορεί να αλλάξει συνεργάτη κατά περίσταση».

Τι δεν είναι λειχήνας;

Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι οποιαδήποτε συσχέτιση μεταξύ ενός μύκητα και ενός φυκιού ή ενός κυανοβακτηρίου δεν υπολογίζεται αυτόματα ως λειχηνοποίηση. «Σε συσχετισμούς λειχήνων, ο μύκητας είναι σε θέση να σχηματίσει δομές άγνωστες σε μη λειχηνοποιημένους μύκητες – τον θαλλό – και ο μύκητας επίσης επηρεάζει και αλλάζει τη μορφολογία του φωτοβιώματος», λέει ο Lücking στο LiveScience. «Επομένως, οι ενώσεις μυκήτων-φυκών στις οποίες δεν συμβαίνει αυτό δεν θεωρούνται λειχήνες». Πρόσθεσε ότι υπάρχει επίσης υποψία ότι ορισμένα μη φωτοσυνθετικά βακτήρια είναι σημαντικά για τον λειχηνισμό.

Τα βρύα επίσης δεν είναι λειχήνες, σύμφωνα με την Αμερικανική Δασική Υπηρεσία. Αν και με την πρώτη ματιά, μερικά απ’ αυτά, μπορεί επιφανειακά να μοιάζουν με λειχήνες, τα βρύα είναι στην πραγματικότητα πρωτόγονες εκδοχές φυτών και είναι ικανά για ανεξάρτητη φωτοσύνθεση.

Σημασία λειχηνών

Οι λειχήνες είναι βασικοί συντελεστές σε μια ποικιλία περιβαλλοντικών διαδικασιών. Για παράδειγμα, τα κυανοβακτηριακά φωτοβιώματα συμμετέχουν στη δέσμευση αζώτου. Οι λειχήνες συμβάλλουν επίσης σε ένα φαινόμενο γνωστό ως βιολογικές καιρικές συνθήκες. Τα μυκοβιώματα λειχήνων μπορούν να διασπάσουν πετρώματα και να απελευθερώσουν ορυκτά παράγοντας ορισμένες χημικές ουσίες. Οι λειχήνες μπορούν επίσης να διαταράξουν τις επιφάνειες των βράχων απλώς με φυσική προσκόλληση σε αυτές και με τη διαστολή και συστολή των θαλλών τους, σύμφωνα με ένα άρθρο του 2000 που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Catena. Οι καιρικές συνθήκες μπορεί να οδηγήσουν στην τελική αποσύνθεση των πετρωμάτων, σύμφωνα με το άρθρο. Αν και αυτό είναι ένα μειονέκτημα, ειδικά όταν οι λειχήνες αναπτύσσονται σε οικοδομικές πέτρες, είναι επίσης ένα ουσιαστικό βήμα για το σχηματισμό πρωτόγονων εδαφών. Όταν οι λειχήνες αποσυντίθενται, η οργανική ύλη που μένει πίσω, μαζί με σωματίδια βράχου και σκόνης που παγιδεύονται από τους θαλλούς, παρέχουν υλικό για την ανάπτυξη πρωτόγονων εδαφών.

Το είδος λειχήνων Cladonia rangiferina, που συνήθως ονομάζεται λειχήνα ταράνδου, είναι μια σημαντική πηγή χειμερινής διατροφής για τους περισσότερους πληθυσμούς ταράνδων. Τέλος, οι λειχήνες είναι εξαιρετικοί «δείκτες ρύπανσης». Σύμφωνα με τη Αμερικανική Δασική Υπηρεσία, οι λειχήνες μπορούν να απορροφήσουν ρύπους όπως βαρέα μέταλλα, άνθρακα και θείο στους θαλλούς τους. Η εξαγωγή αυτών των ρύπων δίνει μια ένδειξη των επιπέδων που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως βιοπαρακολούθηση λειχήνων.

*βασισμένο σε άρθρο του Aparna Vidyasagar στο Live Science

ΥΓ 1 : 

Η Linda (Sutherland? – επώνυμο του συζύγου της όπως η ίδια αναφέρει), έχει κάνει μια εντυπωσιακή εργασία αναφοράς στους λειχήνες της ελληνικής επικράτειας και δίνει άφθονο πολύ ενδιαφέρον υλικό στον ιστότοπο www.lichensofgreece.com

Επισκεφθείτε τον και «κατεβάστε», ανάμεσα σε άλλα, άτλαντα με την καταγραφή ειδών λειχήνων στην Ελλάδα, κατάλογο των ειδών με αρκετές (έως πολλές λεπτομέρειες), αριθμούς καταγεγραμμένων ειδών ανά περιοχή (για την Κω αναφέρει τον εντυπωσιακό αριθμό των 230 taxa – είδη!!!)

Δεν έχω, ακόμη τουλάχιστον, εντοπίσει την ιδιότητα της αλλά η δουλειά που έχει κάνει είναι τουλάχιστον αξιοπρόσεκτη αν όχι ιδιαίτερα εντυπωσιακή.

ΥΓ 2 :

Χρησιμοποιώ τον όρο [Ο] λειχήνας αντί [Η] λειχήνα γιατί το κύριο συνθετικό ενός λειχήνα είναι [Ο] μύκητας του συμβιώματος ενώ το έτερο μέρος είναι ουδέτερο γραμματικά (το φύκι, το βακτήριο).