Грибковые инфекции иногда поражают человека, но по-настоящему катастрофический урон наносят растениям и животным. Хитридиомикоз истребил уже несколько десятков видов амфибий и угрожает сотням других, каштановая гниль изменила облик восточного побережья США, от синдрома белого носа всего за несколько лет умерли миллионы летучих мышей. Несмотря на это, следующий грибок-убийца наверняка застанет нас врасплох.

В старых американских мультфильмах, например о моряке Попае, коте Томе и мышонке Джерри, есть кое-что странное — бананы. Они выглядят более толстыми и менее закругленными, чем в жизни. Возможно, аниматоры исходили из технических ограничений или неких художественных задумок. Однако дело может быть еще и в том, что в мультфильмах изображены фрукты, которые почти никто из нас не пробовал.

Бананы бывают самыми разными, но на экспорт, в том числе в Россию, практически всегда идет один и тот же сорт — "Кавендиш". Правда, так было не всегда. До 1960-х годов самым распространенным сортом был "Гро Мишель". Его-то и рисовали в мультфильмах первой половины XX века.

Хотя бананы "Гро Мишель" в самом деле иногда выглядят прямее и толще, чем "Кавендиш", отличить их на глаз не так уж просто. Во многом поэтому один сорт заменил другой: люди выбирают привычное. Но также считается, что у "Гро Мишель" насыщеннее вкус и более приятная, кремовая текстура. Эти бананы до сих пор продавали бы по всему миру, если бы "Гро Мишель" практически полностью не вымер.

"Гро Мишель" погубил один из штаммов грибка Fusarium oxysporum. Вызываемая им болезнь, из-за которой растения гниют изнутри, впервые была описана в 1876 году в Австралии. Через несколько лет грибок добрался до Центральной Америки, где вызвал одну из крупнейших эпидемий — точнее, эпифитотий, поскольку речь не о людях, — в истории сельского хозяйства. Болезнь назвали панамской.

Вскоре после того, как панамская болезнь превратила "Гро Мишель" в экзотику, а "Кавендиш" стал основным бананом для экспорта в далекие страны, у двух сортов проявилось еще одно сходство. В 1960-х другая разновидность грибка F. oxysporum начала опустошать плантации сперва в Тайване, затем в других странах Юго-Восточной Азии, а недавно появилась в Африке и Австралии. Возбудителя (для краткости его обозначают TR4) выявили только в 1994 году. Заменить "Кавендиш", которому грозит та же участь, что "Гро Мишель", пока нечем.

Грибковые инфекции приносили большие беды и до панамской болезни. Но, похоже, вспышки случаются все чаще, между ними много печальных сходств, болеют не только растения, но и животные, а люди могут годами не замечать мор, истребляющий десятки видов.

Как болеют растения

Исторически грибки и грибоподобные микроорганизмы оомицеты больше всего вредили растениям. Подчас урон был так велик, что следом страдал человек. В середине XIX века в Европу то ли из Перу, то ли из Мексики попал картофель, зараженный Phytophthora infestans. Урожаи раз за разом гибли. Особенно тяжело пришлось ирландцам: на острове разразился жуткий голод. По одной оценке, в 1841–1851 годах умер каждый восьмой житель, еще столько же эмигрировали.

Общая численность населения Республики Ирландия и Северной Ирландии все еще меньше, чем была до голода, а о его причинах до сих пор нет-нет да спорят. Так, в марте 2021 года президент США Джо Байден, обсуждая свою миграционную политику, вспомнил прадеда, который приплыл в Северную Америку на "корабле-гробе". По мнению Байдена, в голоде были виноваты британцы.

Фитофтора по-прежнему губит урожаи картофеля. Десять лет назад ученые из Великобритании и США попытались оценить, сколько продовольствия ежегодно портится из-за нее, а также грибковых инфекций риса, пшеницы, кукурузы и сои. Используя данные Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО) об урожаях в сезоне 2009–2010 годов, исследователи рассчитали, что этой еды хватило бы по меньшей мере на 596 млн человек. Также они рассмотрели маловероятный сценарий, когда все пять культур одновременно поражены тяжелыми "эпидемиями". В этом случае потерянного хватило бы на 4,3 млрд человек. Такое совпадение стало бы катастрофой.

Хотя выкладки получились впечатляющие, что-то в злаках и картофеле мешает посмотреть на их болезни как на настоящий мор. Возможно, дело в том, что это растения, которые так и этак умирают осенью. Разница только в том, успевают ли они принести пользу или порождают другую проблему: с доходами, пропитанием или еще чем-то.

Но грибки поражают не только возделанные поля. В первой половине XX века инфекция почти полностью истребила каштаны на восточном побережье США. Считается, что вызывающий ее грибок Cryphonectria parasitica проник вместе с саженцами из Японии. В Азии деревья веками сосуществовали с патогеном, однако американские каштаны были перед ним беззащитны.

Впервые больное дерево заметили в зоопарке Нью-Йорка в 1904-м, откуда болезнь быстро распространилась по восточным штатам. Каштаны обрабатывали химикатами, целые рощи вырубали и сжигали, если в них замечали грибок. Это не сработало. К 1940 году погибли более 3,5 млрд каштанов, которые раньше определяли облик тех краев.

Каштановая гниль на востоке США — одна из самых разрушительных, но далеко не единственная эпифитотия среди деревьев за последнее время. К концу XX века в Великобритании почти не осталось взрослых вязов: из-за особенно вирулентного штамма грибка Ophiostoma ulmi погибли 25 млн деревьев (в США — 77 млн). Грибок Phytophthora ramorum убил как минимум 1,4 млн дубов в Калифорнии, а в Великобритании из-за него для профилактики срубили 4 млн лиственниц. На западе Австралии другая фитофтора, P. cinnamomi, убила эвкалипты и другие растения на площади 1 млн га. А жуки, которые поражают деревья с помощью грибка Grosmania clavigera, погубили в Канаде 16,3 млн га леса — это немногим меньше площади Приморского края.

Та же британо-американская исследовательская группа, что оценила потери урожаев, рассчитала и урон от болезней деревьев. По их прикидкам, к 2020 году погибшие деревья могли бы поглотить из воздуха 230–580 млн т углекислого газа. В сравнении с 34,9 млрд т, выброшенных в атмосферу в 2021 году, это кажется каплей в море. Но стоит вспомнить, что уже к началу 2030-х мы с большой вероятностью исчерпаем "углеродный бюджет", отведенный на то, чтобы средняя температура на планете не выросла с доиндустриальных времен больше, чем на 1,5 °C. Тогда сотни миллионов тонн углекислого газа не кажутся такой уж мелочью.

Как болеют животные

В 2006 году в пещере в штате Нью-Йорк случилось что-то неладное с летучими мышами. Одни раньше времени проснулись от спячки, другие лежали мертвыми почти или полностью без жировой прослойки, которая нужна им, чтобы перезимовать и произвести весной потомство. На мордочках, ушах и крыльях виднелся грибковый налет. Позже грибок назовут по-латыни Pseudogymnoascus destructans, а болезнь — синдромом белого носа.

Грибковые инфекции у животных сравнительно редки и обычно поражают особей с ослабленной иммунной системой. Сначала ученые проверили, не больны ли летучие мыши еще чем-то и нет ли в пещере еще чего-то вредного. Затем они поймали здоровых животных, доставили в лабораторию и заразили грибком, выделенным у больных. Так стало ясно, что болезнь вызывает именно P. destructans.

По-видимому, грибок пользуется тем, что в спячке у летучих мышей снижается температура тела и замедляются процессы в организме. Одним видам он не приносит особого вреда, но для других чрезвычайно опасен. В некоторых местах зимовки умирают 90–100% особей, а в общем счете погибли миллионы летучих мышей, многие из которых питаются насекомыми-вредителями и тем самым приносят пользу сельскому хозяйству. P. destructans впервые обнаружили на северо-востоке США, но в последующие годы его находили также в Канаде, на Среднем Западе, а недавно он появился в Орегоне — на тихоокеанском побережье страны.

Гибель североамериканских летучих мышей — одна из самых массовых среди диких млекопитающих, но и она меркнет по сравнению с тем, что происходит с земноводными. В 1970–1980-х годах специалисты, исследующие амфибий, стали замечать, что животные куда-то пропали, хотя на вид вокруг все осталось прежним. В книге "Шестое вымирание" Элизабет Колберт рассказывает: "Одна американка-герпетолог отправилась в заповедник "Облачный лес Монтеверде" в Северной Коста-Рике для изучения репродуктивного поведения оранжевых жаб. Она провела в поисках два полевых сезона; там, где раньше жабы спаривались полчищами, ей удалось высмотреть всего одного самца".

Возбудителя болезни впервые выявили только в 1998 году. Это был необычный хитридиевый грибок, который назвали Batrachochytrium dendrobatidis. Грибок проникает в кожу животных, влияет на способность всасывать электролиты, и те, как пишет Колберт, умирают от сердечного приступа. В 2013-м открыли еще один грибок, вызывающий хитридиомикоз, — B. salamandrivorans. Как ясно из названия, он поражает в основном саламандр. Вероятно, оба патогена родом из Азии, откуда распространились по другим частям света.

В 2019 году четыре десятка ученых из разных стран попытались оценить, как хитридиомикоз сказался на биоразнообразии. По их расчетам, из-за хитридиевых грибков снизилась численность не менее 501 вида амфибий, а порядка 90 видов, вероятно, полностью вымерли. Наибольшее снижение численности произошло еще в 1980-х, с тех пор только у 12% видов популяции сколько-то восстановились, а в будущем возможны новые вспышки болезни.

Распространение хитридиомикоза ученые по аналогии с пандемией назвали панзоотией. Ни одна болезнь за всю историю так сильно не сокращала биоразнообразие (спустя год другая команда ученых усомнилась в приведенных оценках, но не в ключевом выводе работы; впрочем, исследователи стоят на своем).
Почему с грибами так трудно иметь дело

Повторяющийся сюжет во вспышках инфекций — попадание грибка или оомицета в новую среду с подходящими, но не обладающими устойчивостью к патогену хозяевами. Такое бывало на протяжении всей истории человечества. Но трансконтинентальный транспорт и международная торговля, в том числе незаконная, намного повышают риски.

Чтобы предотвратить появление патогенов в новом месте, разработаны протоколы биологической защиты, например карантины. Однако с ними есть проблемы. Показателен случай с P. destructans. Летучих мышей с синдромом белого носа впервые обнаружили в пещере, популярной у туристов. Возможно, они занесли споры грибка на одежде, обуви или снаряжении. Едва ли все это можно было обеззаразить. Да и вряд ли кому-нибудь пришло бы это в голову, ведь ни болезнь, ни вызывающий ее грибок прежде были неизвестны (а для видов, про которые ясно, что они опасны, часто недостает данных для точной идентификации).

Поразительные способности грибков и оомицетов еще сильнее усложняют борьбу с ними. Многие из них могут долго выживать без хозяина или выбрасывают живучие споры. Так, если вырастить в неволе амфибий и выпустить их там, откуда они исчезли из-за B. dendrobatidis, то грибок почти наверняка снова их убьет. Еще хуже, что он паразитирует на сотнях видов, но вредит не всем: те земноводные, которые переносят инфекцию легко, могут стать "суперраспространителями". А очистить тропические леса от B. dendrobatidis практически невозможно.

Другое преимущество грибков и оомицетов — генетическая гибкость. Они сравнительно легко образуют гибриды, получают гены через горизонтальный перенос (не от родителей, а от других особей, даже если чужой вид), "тасуют" целые участки ДНК в результате рекомбинации. Благодаря этому они могут быстро приспособиться к хозяевам, повысить вирулентность, приобрести устойчивость к лекарствам и неблагоприятным факторам. Новая среда открывает для этого новые возможности.

Проблема еще и в том, что мы до сих пор плохо представляем все многообразие грибков и оомицетов. Предположительно царство грибов насчитывает от 1 до 5 млн видов, но из них описаны всего лишь около 5%, а те, что по внешним признакам считаются одним видом, подчас существенно отличаются генетически. Сколько среди них патогенов, остается только догадываться.

Наконец, грибковые инфекции исследованы неодинаково. Болезни растений изучены лучше, чем животных, а болезни сельскохозяйственных культур — лучше, чем диких видов. Ущерб от потерянных урожаев проще подсчитать, на возделанных землях легче бороться с патогенами, чем в лесу вдали от цивилизации. Так, в 2018 году ученые проверили научные статьи о борьбе с хитридиомикозом земноводных и в большинстве из них не нашли никаких рекомендаций, а стоимость мер борьбы обсуждалась менее чем в 1% статей.

Было бы преуменьшением сказать, что вымирание десятков видов амфибий, гибель миллиардов деревьев и миллионов летучих мышей — это тревожные сигналы. Тем не менее зачастую неясно, насколько дело плохо, какими последствиями это грозит и что можно предпринять. Грибы и оомицеты выигрывают от нашей растерянности и еще не раз нас озадачат.

https://nauka.tass.ru/nauka/15751575