På spaning efter lavars lyckade livsstrategi

Basidiesvampen, som lyser grön på skärmen, finns i jästform i det yttersta lagret av många blad- och busklavar, såsom i varglaven Veera Tuovinen håller i handen.

Veera Tuovinen, doktorand vid institutionen för organismbiologi vid Uppsala universitet och institutionen för ekologi vid SLU, håller en bit illgrön varglav i handen, samma art som på skärmen. Just det här exemplaret är från USA, men hennes svenska prover visar samma sak: en tidigare okänd svampkomponent i det yttersta lagret av varglaven.

– Det här lagret, cortex, paketerar in och skyddar hela laven på samma sätt som vår hud gör. Och det var här vi upptäckte att basidiesvampen låg inbäddad. Vad som också är speciellt är att svampen har visat sig vara en integrerad del av laven och inte någon parasit.

Uppfattningen de senaste 140 åren har varit att laven utgör en symbios mellan antingen grönalger eller cyanobakterier och en enda huvudsvamp, oftast en sporsäcksvamp. Forskare som studerat de olika lavcellerna i mikroskop har varken haft skäl eller redskap att tro att ytterligare en komponent skulle vara inblandad, förklarar Veera Tuovinen.

Fick ut DNA från basidiesvamp

Även Toby Spribille från University of Montana i USA, medlem i forskargruppen och publikationens försteförfattare, kastade först bort data med basidiesvamp i tron att det var resultatet av en kontamination. Men efter att ha jämfört lavarna talltagel och olivtalltagel upptäckte han en väsentlig skillnad mellan de i övrigt identiska och helt friska lavarna. Mängden basidiesvamp var avgörande för produktionen av det giftiga ämnet vulpinsyra som ger olivtalltageln dess gulgröna färg.

Det gav Uppsalaforskarna idén att undersöka genomet hos varglaven, en illgrön art som också innehåller vulpinsyra och i Sverige bara återfinns i norra Dalarna och Härjedalen.

– Efter att ha samlat varglav från Dalarna tog Veera fram ett helt transkriptom, det vill säga data från alla uttryckta gener, från varglaven, säger Hanna Johannesson, professor i systematisk biologi vid Uppsala universitet och Veera Tuovinens handledare. Och där hittade vi också genuttryck från basidiesvampen.

Arbetet med att ta fram mängder av DNA-sekvenser från laven gjordes på SciLifeLab i Uppsala. Efter att ha fått ut korta bitar DNA började Veera Tuovinen det mödosamma arbetet med att sätta ihop dem till längre sekvenser. Nästa utmaning var att skilja ut basidiesvampen från de övriga organismerna i laven i mikroskop. Hon färgade in DNA från de olika svamparna med olika fluorescerande färger, en metod som aldrig tidigare fungerat i lavar.

– Två dagar innan jag äntligen skulle ta jullov och åka hem till Finland satte jag mig framför dataskärmen på EBC och då funkade plötsligt allting! Hela skärmen lystes upp av celler, det var en helt otrolig känsla! Det kändes verkligen som att ”nu har vi fångat svampen!”, skrattar Veera Tuovinen.

För forskargruppen återstår dock många frågor, bland annat vilken roll basidiesvampen egentligen spelar i symbiosen. Kanske producerar den det lager av polysackarider eller sammansatta kolhydrater där den hittades, ett lager som ger lavar stöd och struktur och ansvarar för att ta upp näring och vatten. Tidigare har man tänkt att de funktionerna skötts av en enda svamp, sporsäcksvampen. Hanna Johannesson menar att basidiesvampen också kan vara knuten till andra lavars produktion av sekundära metaboliter, ämnen som inte är livsavgörande men som bidrar med viktiga funktioner.

– En anledning till att man vet så lite om lavar är att de är svåra att jobba med experimentellt, antagligen för att de är symbionter och behöver ha alla kompisar på plats för att fungera, förklarar Hanna Johannesson. Det är å andra sidan det som gör dem intressanta. Symbiosen, att hänga ihop med någon annan, verkar vara en väldigt lyckad livsstrategi.

Varför är studiet av lavar så viktigt?

– Dels för att förstå symbiosen i sig och varför den är så framgångsrik, säger Veera Tuovinen. Dessutom kan vi lära oss mer om produktionen av lavarnas sekundära metaboliter, som har stor potential för användning i medicinskt syfte. Många av dessa metaboliter har såväl anticancer som antimikrobiella och antiinflammatoriska egenskaper och har använts i folkmedicin. Men på grund av svårigheten att jobba med lavar på labbet är metaboliternas farmaceutiska potential relativt dåligt utnyttjade.

Hon tillägger:

– Om vi nu tar ett steg närmare att förstå hur lavarna byggs upp och hur de här substanserna produceras, så kan vi förstå mer om själva ämnena och kanske producera dem i stor skala på labb.

Läs artikeln i Science och se tillhörande video
UU:s pressmeddelande
Hanna Johannessons labb