Кіріспе

Микологияның лишайларды зерттейтін саласы – лихенология. Лишай – микроскопиялық балдырлардың (немесе цианобактерияның) жіп тәрізді саңырауқұлақтармен тығыз симбиоздық байланысынан құралған симбиоздық организмдер. Лишайлардың ерекшелігі – осы симбиоз. Лишайларды зерттеуде микология, фикология, микробиология және ботаника сияқты бірнеше ғылымдардан білім алынады. Лихенологиямен айналысатын ғалымдар лихенологтар деп аталады. Лишайларды кәсіби және әуесқой лихенологтар зерттейді. Түрлерді анықтау әдістері лишайларға арналған анықтама кілттерін пайдалануды қамтиды. Мысалы, Ирвин М. Бродо, Сильвия Шарнофф және Стивен Шарноффтың "Солтүстік Американың лишайлары" (2001) кітабы және сол кітаптың 2016 жылғы толықтырылған нұсқасы – Сьюзан Лори Бурк қосылған сол үш автордың "Солтүстік Американың лишайларына кілттер: қайта қаралып, кеңейтілген" еңбегі. Химиялық сынақтар арқылы белгілі бір лишай түріне тән лишай өнімдерін анықтауға болады. Кейбір лишайлардың компоненттері ультракүлгін сәулелерде люминесценция жасайды, бұл лишайларды анықтаудың тағы бір тәсілі. Лихенологтар лишайлардың өсуін және өсу қарқынын, лихенометрияны, лишайлардың қоректік заттар айналымындағы рөлін, биологиялық топырақ қабығындағы лишайлардың экологиялық рөлін, лишайлардың морфологиясын, анатомиясы мен физиологиясын, сондай-ақ этнолихенологияны, оның ішінде жеуге жарамды лишайларды зерттейді. Басқа зерттеу салаларындағыдай, лихенологияның да таксономиялық номенклатураның және терминологияның өз ережелері бар.

19 ғасыр

Осы тұста лихенологияның әкесі саналатын швед ботанігі Эрик Ахариус пайда болды. Ол лихенологияның негізін 1798 жылы «Lichenographiae Suecicae Prodromus» немесе 1814 жылы «Synopsis Methodica Lichenum, Sistens omnes hujus Ordinis Naturalis» атты еңбектерінде швед лихендерін зерттеумен қалады. Осы зерттеулер мен жіктемелер кейінгі зерттеулердің тірегі болды. Жаңа ғылымды құрудың алғашқы жылдарында 1831 жылы Элиас Фрис жариялаған «Lichenographia Europaea Reformata» немесе Германияда Людвиг Шарердің 1850 жылғы «Enumeratio Critico Lichenum Europaeorum» сияқты маңызды ғылыми еңбектер жарық көрді. Бірақ бұл еңбектер беткей және физиологиялық зерттеулерсіз түрлердің тізімі ғана болды. 19 ғасырдың ортасына дейін биохимиялық және физиологиялық әдістерді қолданумен зерттеулер жүргізілді. Германияда де және Йоханн Байрхоффер, Францияда Эдмонд Туласне және Камиль Монтан, Ресейде Федор Бухсе, Англияда Уильям Оллпорт Лейтон және АҚШ-та Эдвард Таккерман үлкен ғылыми маңызы бар еңбектерді жариялай бастады. Ғылыми жариялымдар лихендер туралы көптеген белгісіз фактілерді анықтады. Француз басылымы «Annales des Sciences Naturelles» журналында 1852 жылы жарияланған «Memorie pour servir a l'Histoire des Lichens Organographique et Physiologique» атты мақаласында Эдмонд Туласне лихендердің репродуктивтік мүшелерін, яғни апотецияларын сипаттады. Бұл жаңа жаңалықтар ғалымдар үшін қайшылықтар тудырды. Апотеция – тек саңырауқұлақтарға тән репродуктивтік мүше, ал фотосинтез жасайтын басқа организмдерде ол жоқ. Микроскопияның жетілуімен лихен құрылымында балдырлар анықталды, бұл қайшылықтарды күшейтті. Бастапқыда балдырлардың болуы ылғалды жағдайда үлгілерді жинау кезіндегі ластану салдары деп есептелді және олар таллостың саңырауқұлақты бөлігімен симбиоздық қатынаста емес деп саналды. Бірақ балдырлардың көбейіп кетуі олардың жай ғана ластаушы емес екенін көрсетті. Фитопатологияға маманданған неміс микологы Антон де Бари 1865 жылы лихендердің аскомицеттер тобына жататын түрлі саңырауқұлақтардың носток типті балдырлар және басқаларға паразиттік тиюінің нәтижесі екенін болжады. 1867 жылы Андрей Фаминцын мен Баранецкий жүргізген зерттеулер балдыр компонентінің лихен таллосына тәуелді емес екенін және оның таллостан тыс дербес тіршілік ете алатынын көрсетті. 1869 жылы Саймон Швенденнер барлық лихендердің саңырауқұлақтың балдыр жасушаларына шабуылдауының нәтижесінде пайда болатынын және барлық балдырлар табиғатта дербес тіршілік ететінін көрсетті. Ол алғаш рет лихендердің екі табиғатын мойындады, яғни саңырауқұлақтың балдыр компонентін басып алуының нәтижесін. 1873 жылы Жан-Батист Эдуард Борне көптеген лихен түрлерін зерттеу нәтижесінде саңырауқұлақтар мен балдырлар арасындағы қарым-қатынастың таза симбиоздық екенін тұжырымдады. Сондай-ақ, балдырлардың көптеген саңырауқұлақтармен байланысып, әртүрлі лихен фенотиптерін құрай алатыны анықталды.

20 ғасыр

1909 жылы орыс лихенологы Константин Мерешковский "Симбиогенездің негізі ретінде екі плазма теориясы, организмдердің шығу тегі туралы жаңа зерттеу" атты ғылыми еңбегін ұсынды. Бұл еңбек лихендер мен басқа да организмдердің симбиогенезінің жаңа теориясын түсіндіруге бағытталған, бұл идеялар оның бұрынғы "Өсімдіктер әлеміндегі хроматофорлардың табиғаты мен шығу тегі" жұмысындағы зерттеулерімен негіделген. Бүгінде осы жаңа идеяларды эндосимбиоз теориясы деп атайды. Аталған зерттеулерге қарамастан, 1939 жылға дейін швейцариялық зерттеуші Эуген А. Томас зертханада екі анықталған компонентін біріктіру арқылы Cladonia pyxidata лишайшасының фенотипін қайта жасай алғанға дейін лихендердің екі жақты табиғаты тек теория деңгейінде қалып қойды. XX ғасырда ботаника және микология лихендерге қатысты екі маңызды мәселені шешуге тырысты: лихендердің анықтамасы, екі симбионт арасындағы қарым-қатынас және осы организмдердің өсімдіктер мен саңырауқұлақтар әлеміндегі таксономиялық орны. Лихенология саласында Генри Николон дес Аббае, Уильям Альфред Вебер, Антонина Георгиевна Борисова, Ирвин М. Бродо және Джордж Альберт Ллано сияқты көптеген белгілі зерттеушілер пайда болды. Лихенология биологиядан тыс геология саласында да қолданыс тапты, лихенометрия деп аталатын әдіс арқылы ашық беткейлердің жасын олардың үстінде өсетін лихендерді зерттеу арқылы анықтауға болады. Бұл әдіспен анықталған жас абсолютті немесе салыстырмалы болуы мүмкін, себебі организмдердің өсуі әртүрлі жағдайларда тоқтатылуы мүмкін. Бұл әдіс зерттелетін ортаның ең кіші жасын анықтайтын, ең үлкен лихендердің орташа жасын көрсетеді. Лихенометрияның негізі – субстратта өсетін эпилитті лихеннің ең үлкен таллосының диаметрі, аймақтың қоршаған ортаға алғашқы рет ұшыраған уақытына пропорционалды, бұл 1950 жылы Роланд Бешелдің зерттеулерінде көрсетілгендей, және 1000 жылдан кем уақыт бойы әсер еткен аймақтарда ерекше пайдалы. Өсім алғашқы 20-100 жылда жылына 15-50 мм-ге дейін, ал келесі жылдары жылына орташа 2-4 мм-ге дейін өседі. Лихендердің екі жақты табиғатын алғаш таныған лихенологтардан бері барлық белгілі лихендерге қатысты жалпы анықтама беру қиындығы талқыланып келеді. 1982 жылы Халықаралық лихенология қауымдастығы лихендердің бірыңғай анықтамасын қабылдау үшін комитеттің ұсыныстарын негізге алған жиналыс өткізді. Бұл комитеттің төрағасы белгілі зерттеуші Вернон Ахмаджиан болды. Ақырында қабылданған анықтама бойынша лихен – саңырауқұлақ пен фотосинтездік симбионт арасындағы қарым-қатынас нәтижесінде пайда болатын, ерекше құрылымы бар талл. Мұндай қарапайым анықтама көп ұзамай түрлі лихенологтардың сынына ұшырады, содан кейін түзетулер мен жаңа ұсыныстар пайда болды. Мысалы, Дэвид Л. Хоксворт бұл анықтаманы толық емес деп санады, себебі таллдың қандай құрылымға ие екенін анықтау қиын, өйткені талл субстрат пен даму жағдайларына байланысты өзгереді. Бұл зерттеуші лихендердің бірегей организмдер екенін ескере отырып, лихендерге жалғыз анықтама беру мүмкін емес деген пікірді қолдайтын лихенологтардың бағытын көрсетеді. 1940 жылдардан бастап белгілі микробиолог Руфус Пол Буркхолдер Bacillus subtilis және Sarcina lutea-ға қарсы Usnea туысына жататын лихендердің антибактериялық әсерін көрсеткен бірнеше еңбектер жариялады. Зерттеулер бактериялардың өсуін тежейтін заттың усник қышқылы екенін көрсетті. Осыған ұқсас жағдай Ramalina reticulata лихені синтездеген рамелина затына да қатысты, алайда бұл заттар Escherichia coli және Pseudomonas сияқты Грам-теріс бактерияларға қарсы тиімсіз болды. Осы зерттеулер нәтижесінде лихендер өндіретін антибактериялық заттар мен дәрілік мақсатта қолданылатын заттардың саны артты, мысалы, эргостерол, усник қышқылы және т.б. Екінші дүниежүзілік соғыс аяқталғаннан кейін антибиотиктерге қызығушылық артып, лихендер синтездейтін заттардың әлеуетіне де қызығушылық күшейді. 1947 жылы Cetraria islandica экстракттерінде антибактериялық әсер анықталды, ал бактериялық ингибицияға жауапты заттар – d протолихостерин қышқылы және d 1 усникалық қышқылы екені анықталды. Тағы да зерттеулер нәтижесінде жаңа антибактериялық заттар, яғни Алектосарментин немесе Атранорин табылды. Лихендердің антибактериялық әсері олардың бактериялық белоктарды бұзу қабілетімен байланысты, содан кейін бактерияның метаболизмік қабілеті төмендейді. Бұл лихеннің фенолдық әсерімен, мысалы, усник қышқылының туындыларымен байланысты. 1950 жылдардан бастап лихен өнімі усник қышқылы көптеген ісікке қарсы зерттеулердің нысаны болды. Бұл зерттеулер Peltigera leucophlebia және Collema flaccidum сияқты екі кең таралған лихенде анықталған заттардың ішкі жағдайда ісікке қарсы белсенділігін көрсетті. Қолданбалы биохимия саласындағы соңғы жұмыстар лихен заттарының кейбір антивирустық белсенділігін көрсетті. 1989 жылы К. Хирабаяси HIV инфекциясындағы лихен полисахаридтерінің тежеу әсері туралы зерттеулерін ұсынды.