Os cogumelos Bonnet têm genomas “expandidos” para torná-los mais adaptáveis ​​a vários estilos de vida, segundo estudo

Um estudo de múltiplas espécies de cogumelos Mycena, também conhecidos como “bonnets”, relatado no diário Genômica Celular em 27 de junho descobriu que eles têm genomas inesperadamente grandes.

Embora se pensasse que os cogumelos viviam apenas da degradação de material orgânico morto, a descoberta sugere que, em vez disso, podem ter uma coleção de genes que lhes permite adaptar-se a diferentes estilos de vida à medida que as circunstâncias mudam, de acordo com os investigadores. Curiosamente, mostram que certas estirpes de Mycena que vivem no Ártico têm alguns dos maiores genomas de cogumelos alguma vez descritos.

“Como grupo, Mycena simplesmente usou todos os truques conhecidos possíveis do manual para expandir seus genomas e, aparentemente, para vários propósitos diferentes que não estão obviamente ligados ao seu estilo de vida conhecido e supostamente preferido”, diz Christoffer Bugge Harder.

Com uma base original para o trabalho na Universidade de Oslo, na Noruega, ele atuou como autor principal de uma equipe de autores de 28 pessoas de universidades de sete países.

“A evolução nos diz que características não vantajosas tendem a desaparecer com o tempo, então uma implicação óbvia é que a adaptabilidade e o generalismo nessas grandes estruturas genômicas devem ser uma vantagem para esses fungos”, diz Francis Martin, do INRAE ​​e da Universidade de Lorraine, em Champenoux, França.

“Isso ocorre apesar dos custos de ter um genoma grande com muitas características possivelmente desnecessárias que devem ser replicadas em cada divisão celular. Isto pode ser particularmente verdadeiro em um ambiente extremo como o Ártico, como também visto nas plantas”.

Os pesquisadores decidiram estudar Mycena com base em seu papel como principal cogumelo decompositor de lixo e folhas em ecossistemas florestais. Apesar dos seus minúsculos corpos frutíferos, os Micenas têm um papel importante no ciclo global do carbono.

Há muito que se pensava que este grupo de cogumelos vivia exclusivamente de matéria orgânica morta, mas mais recentemente descobriu-se que algumas espécies também ganham a vida através de interacções cooperativas ou parasitárias com plantas vivas.

As Mycenas também são bioluminescentes – ou seja, brilham no escuro – e trabalhos anteriores que descreveram os genomas de cinco espécies de Mycena investigaram este fenómeno. Para saber mais sobre os seus hábitos de vida diretos, os investigadores queriam agora estudar uma ampla paleta de espécies de Mycena com diferentes preferências de substratos.

No novo estudo, eles geraram novas sequências genômicas para 24 espécies adicionais de Mycena e um espécies relacionadas agora conhecida como Atheniella floridula. Os genomas foram sequenciados e anotados através do Programa de Ciência Comunitária do DOE Joint Genome Institute. O trabalho faz parte do projeto 1000 Genomas Fúngicos, que visa explorar a diversidade genômica entre e dentro de diferentes grupos de fungos, neste caso o gênero Mycena.

As espécies incluídas representam seis categorias de decompositores: generalistas de madeira, decompositores de madeira de folhas largas, generalistas de serapilheira, decompositores de serapilheira de folhas largas, decompositores de serapilheira de coníferas e generalistas de serapilheira em geral. Também incluiu três espécies do Ártico.

Eles adicionaram seus novos genomas a 33 genomas adicionais de espécies não-micênicas. Eles queriam entender como os genomas evoluíram e se expandiram ao longo do tempo evolutivo e como as espécies poderiam diferir nas enzimas que degradam a parede celular das plantas com base em seus hábitos de vida.

Eles ficaram surpresos ao descobrir que Mycena apresentava expansões massivas do genoma em geral, afetando todas as famílias de genes, independentemente dos hábitos esperados.

A expansão pareceu ser impulsionada pelo surgimento de novos genes, bem como por duplicações de genes, coleções ampliadas de genes que produzem enzimas para degradar polissacarídeos, a proliferação de elementos transponíveis e transferências horizontais de genes de outras espécies de fungos.

Eles também descobriram que duas espécies coletadas no Ártico tinham, de longe, os maiores genomas, em um tamanho que é duas a oito vezes maior do que Mycena que vive no zonas temperadas.

“Foi uma surpresa particular que os genomas do Ártico tenham sido tão especialmente expandidos no topo da expansão geral de Mycena – e que Mycena tenha transferido horizontalmente genes de Ascomycetes”, diz Harder.

“Essas espécies também são encontradas em áreas temperadas, e não podemos ver de forma conclusiva a partir dos nossos resultados se estas espécies são grandes devido a um efeito de espécie específico ou por causa de um efeito do Ártico”.

No entanto, foi demonstrado que algumas plantas do Ártico inflam os seus genomas com elementos transponíveis ou simplesmente duplicam todos os seus genomas em comparação com os seus parentes próximos em áreas temperadas, e é claro que é tentador sugerir que uma evolução paralela semelhante poderia estar acontecendo nos cogumelos do Ártico. .

“Acredita-se que a transição evolutiva de fungos decompositores para fungos simbióticos tenha acontecido em paralelo em vários grupos de fungos ao longo da evolução há milhões de anos”, diz Håvard Kauserud, da Universidade de Oslo, Noruega. “No entanto, com Mycena, parece que estamos vendo esse processo gradual em ação acontecendo bem diante dos nossos olhos.”

“Sabemos, através de outras linhas de investigação, que Mycena, ao contrário de muitos outros fungos, pode adoptar mais do que um estilo de vida possível. As descobertas sugerem que estes múltiplos estilos de vida possíveis também se reflectem nas suas estruturas genómicas”, diz Harder.

As descobertas também têm implicações importantes para os esforços para compreender os hábitos de um organismo a partir de sua origem. genoma sequências sozinhas.

“Isso serve como um lembrete de que nem sempre é possível deduzir facilmente a principal ecologia ou estilo de vida de um fungo apenas a partir do sequenciamento de seus genomas”, disse Martin.

“Isso é muito importante lembrar em uma época em que o sequenciamento de DNA está se tornando cada vez mais barato e cada vez mais onipresente, enquanto o conhecimento prático tradicional do organismo é menos difundido nas gerações mais jovens de biólogos e mais difícil de obter financiamento”.