Kép: Depositphotos/bukhta79

Hogyan került kapcsolatba a gombákkal?

– Gyerekkoromtól természetjáró, így természetesen erdőjáró ember is voltam, ezért már korán felfigyeltem a természeti érdekességekre. A gombák sokáig nem tűntek ki ezek közül. Egyszer azonban édesanyám Kecskeméten elvitt egy gombászklubba, ahol szó sem volt tudományról, csupán arról, hogyan dolgozzunk a konyhában ezzel az étkezési alapanyaggal. Egy hatalmas asztalra terítették ki a különböző alakú és szerkezetű szárított gombákat. Nem tagadom, elvarázsolt a látvány. Akkor és ott köteleződtem el e különleges élőlények iránt. Középiskolásként a Kutató Diákok Országos Szövetségébe is beléptem, hogy a vonzalmamnak keretet adjak. A Szegedi Tudományegyetemre már úgy érkeztem, hogy az egyetem után a gombákat szeretném kutatni. Az intézmény gombákra specializálódott kutatói, azaz a mikológusok, mikroszkopikus méretű gombákkal foglalkoztak. Velük ellentétben én a szemmel látható képződményekkel – csiperke, gyilkos galóca – akartam dolgozni. A PhD-fokozatomat Szegeden szereztem, majd az Egyesült Államokban kutattam posztdoktorként.

Mielőtt elmerülünk a mikológiában, tisztázzuk, hogy miért volt szüksége a Földnek a gombákra?

– Egy példával illusztrálom a jelentőségüket: gombák nélkül nem lenne globális szénkörforgás. Napjainkban az elhalt növényi anyagok, levelek, lehullott ágak, kidőlt fatörzsek leghatékonyabb és szinte kizárólagos lebontói a gombák. A karbon korszakban – ez az időszak 360 millió éve kezdődött és 280 millió évvel ezelőtt ért véget – azonban még nem léteztek hatékony fakorhasztó gombák. Emiatt a földfelszínen felhalmozódott a növényi anyag, ebből lett idővel a szén és a kőolaj. A hatékony faanyagbontó gombák 280 millió évvel ezelőtti megjelenésével ez a felhalmozódás megtorpant. Azóta gigatonnákban mérhető növényi anyagot bontanak le évente a gombák. Ha a gombák eltűnnének a bolygónkról, a szénkörforgás leállna. Más szavakkal: gombák nélkül nincs élet.
A gombák a lebontást az állatok tetemeivel is elvégzik, ez alól az emberi szervezet sem kivétel. Manapság trendi dolognak számít, hogy az elhunytat gombakoporsóba temetik. A gombafonalakból egy hét alatt növesztik a megfelelő formát, majd kiszárítják azt. Ha a koporsó talajvízzel érintkezik, a gomba életre kel, és segít lebontani a benne lévő testet.

Egy példával illusztrálom a jelentőségüket: gombák nélkül nem lenne globális szénkörforgás.

Az emberek általában az avarban létező élőlény­ként gondolnak a gombákra. A lebontáson kívül milyen egyéb természeti hasznukat emelné ki?

– A mikorrhizás, azaz gyökérkapcsolt gombák a növé­nyek gyökerét segítik a víz és az ásványi anyag felvételében. A fás szárú növények 90 százaléka él valamilyen gombával szimbiózisban. Gombák nélkül a növények életképesek ugyan, de sokkal lassabban fejlődnek. Ezt saját példával is igazoltam. Szarvasgombával beoltott, illetve átlagos faiskolából származó tölgyfa csemetét telepítettem. A szarvasgombás egy éve 30 centiméter magas volt, a másik kétméteres – most egy szinten van­nak. Ez a példa jól mutatja, hogy a gomba mennyit segít az ásványi anyagok felvételében.

Az elhalt növényi anyagok, levelek, lehullott ágak, kidőlt fatörzsek leghatékonyabb és szinte kizárólagos lebontói a gombák. Gigatonnákban mérhető növényi anyagot bontanak le évente. Ha a gombák eltűnnének a bolygónkról, a szénkörforgás leállna. (Kép: Depositphotos/Lyudmila_Lucienne)

A természetben tehát meghatározó a szerepük, de hogyan kerültek a laboratóriumokba, illetve lettek részei a mindennapjainknak?

– Az első antibiotikumot, azaz a penicillint, a skót Alexander Fleming a Penicillium notatumként ismert penészgombában fedezte fel az 1930-as években. Rájött, hogy olyan anyagot bocsát ki, amely gátolja a baktériu­mok növekedését, és elpusztítja a baktériumokat. Kevesen tudják, hogy a mosószerben használt enzimek is általá­ban gombákból származnak. A bioüzemanyagok előállí­tása során ugyancsak gombákat, illetve az általuk termelt enzimeket használják. A növényi alapanyagot ugyanis előbb kémiailag előkezelik, hogy a cellulóz rostokat fellazítsák – ezt manapság gombaenzimekkel érik el –, majd élesztőgombák segítségével fermentálják azt, a folyamat végén pedig bioetanol keletkezik.

A gombák kiváló platformorganizmusok is, amin azt ér­tem, hogy segítségükkel valamilyen számunkra hasz­­nos anyagot termelhetünk. Erre példa a citromsav. Ez a kis molekulájú szerves sav az összes szénsavas üdítőben megtalálható. Ezt az évente sok száz tonnányi mennyiségben előállított vegyületet 90 százalékban gombák­kal termeljük. Számos fehérje és enzim termelésében szintén a gombák segítenek. Hogy ne csak a hasznosságukról essen szó: a gombák időnként kórokozóként is fellépnek. Az egyik gombafaj a világ rizstermésének harminc százalékát pusztítja el.

Az első antibiotikumot, azaz a penicillint a skót Alexander Fleming a Penicillium notatumként ismert penészgombában fedezte fel az 1930-as években. (Kép: Depositphotos/p.thongdumhyu)

Hogyan befolyásolja a gombák elterjedését a klímaváltozás?

– Az egyik érzékeny erre, a másik nem. Léteznek inváziós gombák és őshonosok. Van, amelyik megsínyli az évszakok változását, mások könnyen változtatnak élőhelyet.

Mit tudunk a gombák evolúciójáról?

– Nagyon sok mindent ismerünk erről. A gombák legutolsó egysejtű őse 500-800 millió évvel ezelőtt élhetett. Az első mikroszkopikus termőtestek mintegy 300 millió éve jelenhettek meg. A gombák a modern biotechnológiában legáltalánosabban használt mikrobák, amelyekben az egy évszázadra visszatekintő kutatások ellenére hatalmas kiaknázatlan potenciál rejlik.

A gombák legutolsó egysejtű őse 500-800 millió évvel ezelőtt élhetett. Az első mikroszkopikus termőtestek mintegy 300 millió éve jelenhettek meg.

A gombáról azt tudjuk, hogy nem növény, nem állat, nem kékmoszat és nem baktérium. Tudományosabban: a gombák eukarióta sejtekből álló, egy- vagy több­sejtű, általában telepes felépítésű, fotoszinte­ti­záló pigmenteket nem tartalmazó élőlények. A gom­bák többnyire a szárazföldi körülményekhez alkalmazkodtak. Jelenleg 150 ezer fajukat ismerjük, de akár tízszer annyian lehetnek. Ha ennyire egyediek, mégis miként segíthetik az evolúcióbiológia egyik alapvető kérdésének – miként lesz az egysejtű élőlényből többsejtű – megválaszolását?

– A soksejtűség egymástól függetlenül többször megjelent az evolúció során, azt azonban nem tudjuk, hogy mi hajtja ezt a folyamatot. Azért van erre szükség, mert előnnyel jár, vagy esetleg egy eddig ismeretlen folyamat tereli ebbe az irányba az élőlényeket? Ezt a kérdést napjainkban állatokban, növényekben és gombákban egyaránt vizsgálják. Posztdoktori időm alatt amerikai kollégáim­mal arra jöttünk rá, hogy a gombákat, mint soksejtű lénye­ket, éppen a soksejtűség szempontjából addig nem kutatták kellő alapossággal. Mi javasoltuk, hogy a gombákat használjuk modellorganizmusként e kérdés megválaszolására. Azóta bebizonyosodott, hogy a jelenség megérté­sére a gombák kiváló modellorganizmusok.

A talajban a táplálékfelvételt végző gombafonalak soksejtűek, de mégis egyszerűek. Ezzel szemben a termőtest valódi háromdimenziós forma. (Kép: Depositphotos/xload)

Ha például az állati soksejtűség kialakulását akarjuk vizsgálni, nagyjából 600 millió éve történt eseményt kell rekonstruálni. Az állatok legutolsó egysejtű őse ugyanis mintegy 600 millió évvel ezelőtt élt. Léteznek leszármazottjai, de nem ugyanarról az élőlényről van szó. Ahhoz, hogy ezt az átmenetet az állatokban elemezhessük, vissza kell menni az időben. Erre léteznek genomikai módszerek, ám ezek eredményei csupán statisztikai becslések arra, hogy miként mehetett végbe ez a folyamat egykoron. Mi arra jöttünk rá, hogy a gombákban ezt a folyamatot élő­ben vizsgálhatjuk, hiszen amikor a gombák termőtestet képeznek, megtörténik ez a titokzatos váltás. A talajban a táplálékfelvételt végző gombafonalak soksejtűek, de mégis egyszerűek. Ezzel szemben a termőtest valódi háromdimenziós forma. A fonálból termőtestté válást, ezt az átmenetet élőben tudjuk vizsgálni. A gombák na­gyon nagy előnye, hogy ezt az átmenetet a laborban produkálják. Egyébként a kutatásban használt gombákat ugyanúgy termesztjük, mint a pincében a csiperkét vagy a laskagombát. A „laborgomba” azonban kisebb, gyorsabban fejlődik, ezért könnyebb vele dolgozni.

A soksejtűség egymástól függetlenül többször megjelent az evolúció során, azt azonban nem tudjuk, hogy mi hajtja ezt a folyamatot.

Előzmények nélküli a hazai tudományban ez a munka?

– A soksejtűséggel való foglalkozás azért tűnt jó koncepciónak, mert itthon évtizedek óta létezik egy szakmai műhely. Ennek vezetője Szathmáry Eörs, a nagy evolúciós átmenetek világszinten elismert szakértője.

A Lendület programon kétszer is nyert, majd az Európai Kutatási Tanács ERC-pályázatán is duplázott. Milyen tudományos programmal érdemelte ki ezeket a támogatásokat?

– Érdeklődésünk középpontjában a genomevolúció általános szabályszerűségei, a komplexitás időbeli változása és a gombák egyedfejlődése, valamint ezek biotechnológiai alkalmazásai állnak. Kutatásaink során a gombák morfogenezisét és komplex növényi poliszacharidokat bontó enzimeiket szabályozó génszabályozási hálózato­kat térképezzük. A cél, hogy megértsük a gombák soksejtű növekedésének evolúciós eredetét, azonosítsuk az abban szerepet játszó géneket és nem-génjellegű genomi régiókat, valamint az így kapott tudást lefordít­suk a gomba-biotechnológiában hasznos újításokra.

2023 augusztusában a Nature Microbiology hasáb­jain jelent meg a kutatócsoportja által vezetett nem­zetközi együttműködés eredménye, melyben a növénykórokozó Armillaria- (tuskógomba-) fajokról kö­zöltek új információkat. A többi között a HUN-REN Szegedi Biológiai Kutatóközpont, a Joint Genome In­stitute (Egyesült Államok), a Soproni Egyetem és az ausztráliai Western Sydney University kol­la­bo­rá­ció­ja keretében feltárták a tuskógombafajok növényi kórokozó és biomassza-lebontó képességének genetikai hátterét. Miért a tuskógomba?

– A tuskógombák a Föld legnagyobb és legidősebb élőlényei közé tartoznak, egyes kolóniáik korát 8000 évre, méretüket közel 1000 hektárra becsülik. A föld alatti te­lepeket képező tuskógombák cipőfűzőszerű képlete­ket növesztenek, amelyekkel többméteres, tápanyag­mentes zónákat is képesek áthidalni. Így valóban hatalmas területekre kiterjedhetnek. Genetikai vizsgálatokkal bizonyítható, hogy a több négyzetkilométeres telep egyetlen gombaegyed része. A tuskógombákkal kapcso­latos legfontosabb tény azonban nem a koruk vagy a méretük, hanem kórokozó képességük. A mérsékelt égövi erdők legpusztítóbb kórokozói közé tartoznak, bizonyos területeken egész erdőket tudnak kiirtani, és a talajban túlélő struktúráik (rizomorfjaik) segítségével hosszú ideig életben maradnak, akadályozva az újraerdősítéseket. Először 2017-ben vizsgáltuk a tuskógombákat, pontosan a soksejtűségük miatt.

Ez a tanulmány elsőként magyarázta meg a tuskó­gombák több meglepő tulajdonságát. Megismertük például a növényi biomassza lebontásában részt vevő enzimrendszereket, valamint a tuskógombákra jellem­ző, ezzel kapcsolatos egyediségeket is. Kimutattuk, hogy egyes gombafehérjék a növényi sejtek elhalását okoz­zák. Feltártunk olyan fontos géneket, amelyek más növények fertőzésében, kolonizációjában játszanak szere­pet. Mivel az Armillaria-fajokban egyelőre nem működik a genetikai módosítások egyik elterjedt eszköze sem, az ilyen kísérletek fontos elemei a kórokozás genetikai hátterének feltárásában. Számunkra a más géneket szabályozó gének a legfontosabbak. Ezek karmesterként irányítják a folyamatokat, például azt, hogy hogyan tapadjanak össze az egyedi gombasejtek, hogy az háromdimenziós legyen. Ennek megértése gyakorlati haszonnal is jár. Európában egy kezünkön megszámolhatjuk a termesztett gombákat. Ugyanakkor több fajról sejtjük, hogy elvileg azok is termeszthetők, de nem tudjuk, hogyan. Ha ismerjük a „karmester géneket” és azokat kívülről be tudjuk kapcsolni, akkor újabb gombát bírhatunk rá – amit addig nem nagyon akart – a termőtestképzésre. Azzal már tisztában vagyunk, hogy bizonyos hullámhosszú fény hatására egyes karmester gének bekapcsolnak. Azaz, ennek a munkának jelentős gazdasági haszna is lehet.

A mérsékelt égövi erdők legpusztítóbb kórokozói közé tartoznak, bizonyos területeken egész erdőket tudnak kiirtani, és a talajban túlélő struktúráik (rizomorfjaik) segítségével hosszú ideig életben maradnak, akadályozva az újraerdősítéseket.

2024 júliusában a rangos Cell Genomics folyóiratban megjelent tanulmányuk szerint a kígyógombák genomja rekordernek számít a gombák között mind a méret, mind a genomon kódolt gének számát illetően. Mire kell a kígyógombának ennyi gén?

– Norvég, amerikai és magyar kutatók e gombanemzet­ség változatos életmódjának és az ezekhez való alkalmazkodásnak a genetikai hátterét vizsgálták. Ezek az apró termetű, karcsú, törékeny gombácskák világszerte el­terjedtek, nálunk is előfordulnak. Egyik érdekességük, hogy elképesztő méretű genomjaik vannak. Egy átla­gos, soksejtű gomba genomja 15 ezer, a humán genom 25-30 ezer gént tartalmaz – ugyanakkor a kígyógombák között találni olyat, amelynek a genomja 97 ezer génből áll. Logikus a kérdés, hogy mit csinál ezzel a rengeteg génnel? Végleges válaszunk nincs erre a felvetésre. An­nyi kiderült, hogy ez a génexpanzió evolúciós előnyt jelentett a kígyógombák számára. Feltételezzük, hogy a környezeti tényezőknek megfelelően kapcsolnak be, illetve ki a gének. Ezt a munkát folytatni kell. Szerencsére a genomok szekvenálása ma már rutinszerű, persze, ehhez hozzá kell tenni, ha nem ismerjük a gén funkcióját, nem jutottunk előbbre, mert azt a genomból sem tudjuk meg. Márpedig bennünket éppen az érdekel, hogy a más gombákban nem létező géneknek mi a szerepük a kígyógombákban. A megértés jelentőségére egy hasonlat: egy-egy gén szerepének feltárása egy-egy PhD-program.

A kígyógombák apró termetű, karcsú, törékeny gombácskák, világszerte elterjedtek, nálunk is előfordulnak. Egyik érdekességük a genomszámuk. Egy átlagos, soksejtű gomba genomja 15 ezer, a humán genom 25-30 ezer gént tartalmaz, de a kígyógombák között találni olyat, amelynek a genomja 97 ezer génből áll. (Kép: Depositphotos/okephoto)

Könnyen feltárják titkaikat a gombák?

– Ha könnyű modellorganizmust akarok, nem a gombát, pontosabban a kalapos gombát választom. Élesztőben (ami egy egysejtű gomba) a gének ki-be kapcsolását sok­kal egyszerűbb elvégezni. Egy új törzs előállítása a kalapos gombák esetén egy-két hónap, élesztőben egy hét. Ugyanakkor a termőtestképző gombákkal vizsgálhatjuk, hogy miként lesz a fonalakból termőtest.

Egyre gyakrabban elhangzó elvárás a kutatási eredmények hasznosítása. Mi jöhet szóba a gombákkal kapcsolatban?

– A tudomány egyik feladata az új tudás megteremtése. Erre a tudásra alapozva valaki újabb tudást hozhat létre, vagy a gyakorlatban hasznosítható eredménnyel állhat elő. A mi munkánk az alap- és az alkalmazott kutatással is kapcsolatban áll. Nekünk a legkézenfekvőbb alkalmazási lehetőség újabb fajok bevonása a gombatermesztésbe, illetve a jelenleginél tökéletesebb törzsek előállítása. Magyarországon például a laskagomba esetében a spóraképzés komoly probléma. Ez a faj annyi spórát képez, hogy a gombaszedők allergiásak lesznek, a gombatermesztők pedig mérgesek, mert a gomba termesztésére szolgáló helyiségek szellőzőrendszerét eltömítik a spórák, emel­lett a spóra vírushordozó is lehet. Ezért jelentős a kereslet a spóramentes laskagombára. Ilyen létezik a piacon, azonban a spóramentes variáns sem tökéletes – a gombák kalapja összevissza áll. Emiatt a vásárlók nem szeretik. Mi olyan spóramentes törzseket állítanánk elő, amelyek esztétikai élményt is nyújtanak.

A tudomány egyik feladata az új tudás megteremtése. Erre a tudásra alapozva valaki újabb tudást hozhat létre, vagy a gyakorlatban hasznosítható eredménnyel állhat elő.

Ezzel párhuzamosan olyan gombákat szeretnénk termeszteni, amelyekről jelenleg azt gondoljuk, hogy az nem lehetséges. Ha azonban „megtanítjuk” ezeket a gombákat arra, hogy akkor és úgy táplálkozzanak, ahogy mi szeretnénk, akkor elvileg vargányát, rókagombát és szarvasgombát is termeszthetünk. Ez még science fiction, de ide szeretnénk eljutni.•

Címlapkép: Depositphotos/bukhta79