Valóban az erdei gombahálózaton keresztül kommunikálnak egymással a fák?
Az elmúlt években sokat lehetett arról hallani, hogy az erdőkben a fák gyökereit mikorrhiza gombák hálózata, az úgynevezett „wood wide web” köti össze. Az elmélet szerint a hálózaton átadott anyagok segítik a fiatal növények növekedését, mivel a fák erőforrásokat és figyelmeztető jeleket tudnak küldeni utódaiknak rajta keresztül.
Most három, a gombák és növények közötti szimbiózis vizsgálatával foglalkozó biológus azt állítja, hogy ezeket a médiában gyakran felbukkanó állításokat nem támasztják alá eléggé az eddigi terepi vizsgálatok. Justine Karst (Albertai Egyetem), Melanie Jones (British Columbia Egyetem) és Jason Hoeksema (Mississippi Egyetem) szerint nem kérdés, hogy létezik a wood wide web alapjául szolgáló közös micéliumhálózat (common mycorrhizal network, CMN), de valódi jelentőségéről és funkciójáról hosszú évtizedek kutatómunkája ellenére még mindig keveset tudunk.
A kutatók a Nature Ecology and Evolution szaklapban megjelent tanulmányukban az erdei micéliumhálózatok több évtizedes szakirodalmát tekintették át. Ez a hálózat akkor jön létre, amikor egy genetikailag egy egyednek tekinthető mikorrhiza gomba kettő vagy több növény gyökereit fizikailag, folytonosan összekapcsolja. Az ilyen struktúrák elméletileg képesek lehetnek növények között különféle anyagokat és molekulákat szállítani, ami akár arra is kihathat, hogy melyik növény marad életben.
„Karst és munkatársainak publikációja egy alapos elemzés a közös micélium hálózat (CMN) kutatásának jelenlegi állásáról. Valós problémákat fogalmaznak meg, hiszen sok olyan állítás kering a médiában, ami sok esetben megalapozatlannak tűnik tudományos szemszögből, illetve csak egy – bár a legizgalmasabb – a tudományos eredményeket magyarázó alternatív hipotézisek közül” – kommentálta a Qubitnek a tanulmányt Parádi István egyetemi adjunktus, az ELTE TTK Növényélettani és Molekuláris Növénybiológiai Tanszékének kutatója. Hozzátette, „a szerzők célja az, hogy a CMN vizsgálati eredményeinek interpretációja kerüljön közelebb a tényekhez, valamint számos javaslatot is megfogalmaznak a jövőbeli kutatásokhoz”.
Tényleg széles körben elterjedtek a micéliumhálózatok az erdőkben?
Az olyan, úgynevezett mikoheterotróf növények, amelyek a szerves molekuláik felépítéséhez szükséges szenet a más növények gyökereit kolonizáló mikorrhiza gombáktól szerzik be, a kutatók szerint erős bizonyítékot adnak arra, hogy léteznek micéliumhálózatok. A hálózatok méretére és az általuk összekötött növényekre olyan kutatások adják a legmegbízhatóbb információt, amik a mikorrhizás gyökerekből vett, gomba- és növényi DNS-minták elemzésén alapultak. Ezek a kísérletek a kutatók szerint képesek a hálózatok térbeli folytonosságát igazolni, de az időbeli tartósságukról nem adnak információt.
A genetikai módszerek fáradságos és intenzív terepmunkát igényelnek, ezért eddig csak két erdőtípusban, összesen öt ilyen vizsgálatot végeztek. Emiatt nem lehet kijelenteni, hogy a micéliumhálózatok világszerte, valamint az egyes erdők nagy részében elterjedtek lennének. Az ilyen típusú kutatások korlátait mutatja, hogy erdőkben eddig csak három, főként fás növényeket összekötő gombafaj és két fafaj kapcsolatait térképezték fel a segítségükkel. Más, gyakoribb és egyszerűbb vizsgálati módszerek eredményeire viszont többnyire léteznek alternatív magyaráztok, így Karst és kollégái szerint ezeket nem szabad a genetikai alapú megfigyelésekkel egy szinten kezelni.
A kutatók azt állítják, hogy a micéliumhálózatok széles körű elterjedtségére limitált bizonyítékok vannak, leginkább azért, mert hiányosak a szerkezetükről és időbeli változásukról rendelkezésre álló terepi információink. Az egymáshoz közeli gyökereket gyakran ugyanaz a mikorrhizafaj kolonizálja, ami arra utal, hogy a gombák által teremtett összeköttetések valószínűleg gyakoriak, de az nem világos, hogy ezek elég hosszan is léteznek ahhoz, hogy legyen valami funkciójuk.
Karst és munkatársai szerint a micéliumhálózatok potenciális evolúciós és ökológiai jelentősége ellenére a terepi vizsgálatok azt sem igazolták egyértelműen, hogy azon keresztül növények erőforrásokat adnak át egymásnak, és hogy ez kihat a növények teljesítményére és szaporodására. A vizsgálatok kiértékeléséből arra következtetnek, hogy minden olyan értelmezés esetén, miszerint a micéliumhálózaton anyagok áramlanak, vagy az segíti a fiatal növények fejlődését, az eredmények a micéliumhálózatok nélkül is megmagyarázhatók. Ez persze nem azt jelenti, hogy ezek a hatások nem léteznek, csak azt, hogy még nem igazolták őket minden kétséget kizáró módon.
Parádi szerint „a cikk által vizsgált tézisek közül a CMN léte a leginkább megalapozott, bár térbeli és időbeli kiterjedtsége tényleg bizonytalan. A CMN élettani és ökológiai szerepéről valóban kevés a tudományos bizonyíték, ezért a tápanyagok és információk talajbeli hálózaton történő masszív terjedéséről szóló kijelentések esetén mindig kiemelendő, hogy ez egyelőre feltételezés”.
A magyar kutató szerint „sajnos a talaj és különösen a talajbiológia kutatása rendkívül nehéz, hiszen a Föld egyik legösszetettebb és legváltozatosabb élőhelyéről van szó, ahol egy-egy folyamat vizsgálata önmagában rendkívül összetett és költséges feladat”.
A funkcionális kísérletek legnagyobb nehézsége, hogy azokat a növények természetes vagy mesterséges elválasztásával végzik, amik azonban tökéletlenek. Így a megfigyelt hatásokat Karst és kollégái szerint magyarázhatják az egyes növények gyökerei között kialakuló közvetlen kapcsolatok, vagy talajbeli vízáramlási útvonalak. Így leginkább arra kellene törekedni, hogy minél jobban sikerüljön kivédeni a kísérletek értelmezését zavaró tényezőket, vagy legalább azokat alaposan ismertetni a tanulmányokban.
A szakemberek szerint egy 2008-as, festési technológiát alkalmazó kutatás adja az eddigi legjobb megerősítést arra, hogy a micéliumhálózaton anyagok áramolhatnak, de itt sem zárható ki, hogy a méréseket a két növény gyökérzetének összenövése okozta. Emellett a vizsgálat arról sem árulkodik, hogy milyen hatással volt az erőforrások átadása a fiatal növény fejlődésére. Arra azonban Karsték szerint semmilyen terepi bizonyíték nincs, hogy a fák a rovarok megjelenésére figyelmeztető jeleket vagy erőforrásokat preferáltan utódaiknak juttatnának a micéliumhálózaton keresztül.
A szakirodalom a micéliumhálózat pozitív hatásainak hangsúlyozása felé torzít
A három szakember korábbi kutatások, köztük saját vizsgálataik korlátainak bemutatása és kritikája mellett 18 különböző javaslatot is megfogalmaz olyan kísérletekre, amelyek már ma rendelkezésre álló eszközökkel elvégezhetők. Ilyen például, hogy a jövőbeli kutatások terjesszék ki a genetikai alapú micéliumhálózat-vizsgálatokat különböző erdőkre világszerte, a kísérletek pedig tárják fel nagy felbontásban a fák közötti gombafonal-összeköttetések térbeli szerkezetét, és hogy ezek időben milyen hosszan léteznek.
Ahhoz, hogy jobban megértsük a micéliumhálózatok funkcióját, szerintük a növények közötti erőforráscsere vizsgálatakor ökológiailag fontos anyagokra, vízre és nitrogénre kell fókuszálni. Emellett érdemes festési technikákkal tesztelni, hogyan áramlik a víz két növény között a gyökérzetükön és a micéliumhálózaton keresztül, továbbá kombinálni a természetes, valamint mesterséges elválasztásukat alkalmazó kísérleteket.
Közel 1500 tanulmány áttekintése során arra találtak bizonyítékot, hogy az elmúlt 25 évben kétszer gyakoribb lett, hogy bizonyítékokkal valójában nem alátámasztott állítást kötnek referenciákhoz a tanulmányokban. Ennek egyik leggyakoribb oka, hogy a tanulmányok nem említik meg a korábbi kísérletek értelmezését zavaró hatásokat és alternatív magyarázatokat. Az idézések emellett a micéliumhálózatok pozitív hatásainak túlbecsülése és túlzott hangsúlyozása felé torzítanak.
Karst és kollégái szerint fontos, hogy a tudományos közösség és a közvélemény is tisztában legyen azzal, hogy milyen bizonyítékok állnak rendelkezésre a micéliumhálózatok erdőkben játszott szerepéről. Ezek, mint írják, még nem elegendők ahhoz, hogy az erdőgazdálkodást a micéliumhálózatok védelme köré kellene rendezni.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten: