Naukowcy odkryli, że grzyby psylocybinowe powstały 65 milionów lat temu i powiązali je z asteroidą, która zabiła dinozaury

Niedawno zespół badaczy z University of Utah oraz Natural History Museum of Utah zakończył największe badanie różnorodności genetycznej wśród grzybów z rodzaju Psilocybe – psychodelicznych grzybów, które od pokoleń są używane rekreacyjnie, a w ostatnich czasach wykorzystywane w leczeniu różnych zaburzeń psychicznych. Według komunikatu prasowego opublikowanego przez uniwersytet, badacze odkryli, że grzyby Psilocybe pojawiły się znacznie wcześniej, niż wcześniej sądzono – około 65 milionów lat temu, mniej więcej w tym samym czasie, kiedy asteroida, która wywołała masowe wymieranie dinozaurów, uderzyła w Ziemię.

Historyczny kontekst grzybów Psilocybe

Badanie ujawniło, że grzyby psylocybinowe z gatunku Psilocybe powstały znacznie wcześniej niż przypuszczano, około 65 milionów lat temu. Ten czas pokrywa się z momentem uderzenia asteroidy, która doprowadziła do masowego wymierania dinozaurów. Jest to znaczące odkrycie, ponieważ wskazuje na to, że ewolucja tych grzybów mogła być powiązana z ogromnymi zmianami środowiskowymi na Ziemi.

Naukowcy odkryli interesujące informacje na temat psylocybiny, która jest substancją psychoaktywną znajdującą się w grzybach z rodzaju Psilocybe. Okazuje się, że psylocybina została po raz pierwszy wytworzona przez te grzyby. Co więcej, zidentyfikowano, że w przeszłości geny odpowiedzialne za produkcję psylocybiny mogły być przekazywane między różnymi gatunkami grzybów. Taki proces, nazywany poziomym transferem genów, mógł mieć miejsce od 40 do 9 milionów lat temu, nawet do pięciu razy.

Badanie ujawniło również, że w obrębie genów produkujących psylocybinę występują dwa różne układy genetyczne. To odkrycie pokazuje, że w historii rozwoju Psilocybe, zdolność do produkcji psylocybiny mogła pojawić się niezależnie dwa razy. Jest to pierwsze tego typu odkrycie, które pokazuje tak wyraźne są wzorce ewolucyjne w genach odpowiedzialnych za tworzenie tej substancji psychoaktywnej.

Nowe badanie wykazało, że około 57 milionów lat temu doszło do starożytnego podziału dwóch wzorców genów w tych grzybach, co również było odpowiedzią na zmiany środowiskowe. Pierwsze grzyby wytwarzające psilocybinę prawdopodobnie powstały jako grupa rozkładająca drewno, a następnie po rozdzieleniu przeniosły się do gleby, a niektóre gatunki, takie jak Psilocybe Cubensis, przeszły do ​​wzrostu na odchodach roślinożerców. Wydaje się, że ekologiczne przejście na łajno miało miejsce co najmniej dwa razy niezależnie w ich historii ewolucyjnej.

Konsekwencje tego odkrycia dla medycyny

Bryn Dentinger, mykolog w Natural History Museum of Utah i główny autor badania, zwrócił uwagę na potencjalne zastosowanie psylocybiny jako “cudownego leku”. Podkreślił potrzebę opracowania terapii, które mogłyby zwiększyć jej skuteczność. “Co jeśli odpowiedź już istnieje w naturze?” – zastanawiał się Dentinger. Zauważył, że różnorodność tych związków w naturze jest ogromna. Aby zrozumieć, gdzie one występują i jak są wytwarzane, konieczne są badania molekularne, które pozwolą wykorzystać bioróżnorodność na naszą korzyść.

Metodologia i wkład w mykologię

Badanie opierało się na wykorzystaniu okazów typowych z kolekcji muzealnych z całego świata, z których 23 z 52 zidentyfikowanych próbek uznano za „okazy typowe”, czyli „złoty standard”, na podstawie którego mierzy się wszystkie inne próbki. Na przykład, identyfikując dziki grzyb określony jako gatunek np. kurki, zakłada się, że znaleziony grzyb jest taki sam, jak fizyczny materiał przechowywany w muzeum.

Alexander Bradshaw, badacz postdoktorancki na University of Utah i główny autor badania, podkreślił, że „okazy typowe reprezentują setki lat tysięcy naukowców zbierających dane na temat różnorodności, zanim ktokolwiek zaczął myśleć o DNA”. „To jest piękno tego – nikt wcześniej nie sekwencjonował okazów typowych na taką skalę, a teraz możemy dostarczyć dane molekularne i genomiczne do złotego standardu typów Psilocybe, z którymi inni mogą się porównywać” – powiedział Bradshaw.

Hipoteza Gastropoda

Badacze, uzbrojeni w nowe odkrycia, przygotowują eksperymenty mające na celu przetestowanie alternatywnej teorii, którą nazwali „Hipotezą Gastropoda”. Zbieżność czasowa i daty rozbieżności Psilocybe z granica kredy i paleogenu, geologicznym markerem asteroidy, która sprowadziła na Ziemię brutalną, długotrwałą zimę i zabiła 80% życia, jest kluczowa.

Dwa organizmy, które dobrze radziły sobie podczas tego orkesu mroku to grzyby i lądowe ślimaki. Dowody, w tym zapisy kopalne, pokazują, że ślimaki miały masową dywersyfikację i rozprzestrzenienie się tuż po uderzeniu asteroidy, a wiadomo, że lądowe ślimaki są intensywnymi drapieżnikami grzybów. Biorąc pod uwagę datowanie molekularne Psilocybe na około 65 milionów lat temu, jest możliwe, że psylocybina ewoluowała jako środek odstraszający ślimaki. Naukowcy mają nadzieję, że ich eksperymenty rzucą światło na ich hipotezę.

Podsumowanie

To badanie stanowi przełom w zrozumieniu ewolucji grzybów z rodzaju Psilocybe oraz mechanizmów odpowiedzialnych za syntezę psylocybiny w grzybach. Ujawnia nieznane wcześniej wzorce ewolucyjne i otwiera nowe drogi dla badań nad ich zastosowaniem w medycynie i biotechnologii. Dzięki połączeniu starannej pracy terenowej, innowacyjnych technik molekularnych i głębokiego zrozumienia historii ewolucyjnej, ten projekt rzuca nowe światło na potencjalne zastosowania tych fascynujących organizmów.

Źródło:

• Alexander J. Bradshaw, Virginia Ramírez-Cruz, Ali R. Awan, Bryn T. M. Dentinger. Phylogenomics of the psychoactive mushroom genus Psilocybe and evolution of the psilocybin biosynthetic gene cluster. January 9, 2024 121 (3) e2311245121 https://doi.org/10.1073/pnas.2311245121