Grzyby endofity, czyli ukryte w roślinach źródło antybiotyków

Oporność bakterii na antybiotyki to jeden z największych problemów współczesnej medycyny. Świat pilnie szuka nowych związków, a jednym z najciekawszych miejsc poszukiwań są grzyby. Historia zna to zresztą od dawna, bo penicylinę zawdzięczamy pleśni z rodzaju Penicillium. Dziś na czoło wysuwa się mniej znana grupa: grzyby endofity, żyjące w ukryciu wewnątrz roślin. Przegląd naukowy z 2024 roku pokazał, jak wiele nowych związków przeciwbakteryjnych z nich pochodzi.

Czym są grzyby endofity

Grzyby endofity to takie, które bytują wewnątrz zdrowych tkanek roślin, nie wywołując przy tym choroby. Można je znaleźć w liściach, łodygach, korzeniach i nasionach praktycznie każdej rośliny, którą zbadano. Relacja bywa korzystna dla obu stron. Roślina daje grzybowi schronienie i pokarm, a grzyb w zamian potrafi produkować substancje, które pomagają gospodarzowi bronić się przed patogenami i roślinożercami.

To inny rodzaj współpracy niż mikoryza, czyli symbioza grzybów z korzeniami, o której piszemy osobno. Endofity siedzą dosłownie w środku rośliny, często całe życie pozostając niewidoczne. Właśnie ta dyskrecja sprawiła, że przez długi czas umykały uwadze badaczy.

Endofity są ciekawe nie tylko dla medycyny. Coraz więcej badań wskazuje, że potrafią zwiększać odporność roślin na suszę, upał czy zasolenie gleby. Klasycznym przykładem są trawy z gorących, geotermalnych terenów, którym grzyby endofityczne pomagają znosić temperatury zabójcze dla roślin pozbawionych takiego lokatora. Dla rolnictwa mierzącego się ze zmianami klimatu to obiecujący trop, ponieważ odpowiednio dobrany grzyb mógłby wspierać uprawy bez sięgania po chemię. Ta sama grupa organizmów jest więc badana równolegle pod kątem nowych leków i odporniejszych roślin.

Chemiczna kuźnia

Życie wewnątrz rośliny to nieustanny wyścig chemiczny z bakteriami, innymi grzybami i owadami. W takich warunkach endofity wykształciły zdolność wytwarzania niezwykle różnorodnych związków aktywnych biologicznie, często o rzadkich, nietypowych strukturach. Dla chemików i farmaceutów to prawdziwa skarbnica.

Skalę dobrze oddaje przegląd opublikowany w 2024 roku, który podsumował doniesienia z lat 2021-2024. Naliczono w nim 132 związki o działaniu przeciwbakteryjnym wyizolowane z grzybów endofitycznych, w tym takie, które w warunkach laboratoryjnych radziły sobie z bakteriami opornymi na dotychczasowe leki. To pokazuje, że ta grupa wciąż dostarcza świeżych kandydatów.

Potrzebny jest tu jednak zdrowy sceptycyzm. Związek, który zabija bakterie na szalce Petriego, to dopiero początek bardzo długiej drogi. Większość takich substancji nigdy nie stanie się lekiem, bo droga od obiecującej cząsteczki do bezpiecznego, skutecznego preparatu liczy wiele lat badań i testów.

Od penicyliny do dziś

Grzyby mają w medycynie długi rodowód. Symbolicznym początkiem był rok 1928 i przypadkowe odkrycie przez Alexandra Fleminga, że pleśń Penicillium hamuje wzrost bakterii. To właśnie ona dała światu penicylinę, pierwszy masowo stosowany antybiotyk.

Co ciekawe, wiele grzybowych związków nie powstaje po to, by leczyć ludzi. W naturze służą samym grzybom, na przykład jako broń w rywalizacji z bakteriami o pokarm i przestrzeń. My jedynie podpatrujemy te odwieczne chemiczne pojedynki i próbujemy obrócić ich wynik na własną korzyść. Penicylina jest właśnie takim podpatrzonym orężem, a grzyby endofity mogą skrywać kolejne.

Endofity dopisały do tej historii własny, głośny rozdział. W 1993 roku doniesiono, że pewien grzyb endofityczny żyjący w korze cisu potrafi wytwarzać paklitaksel, czyli ten sam cenny związek o działaniu przeciwnowotworowym, który wcześniej pozyskiwano z samego drzewa. Odkrycie wywołało ogromne zainteresowanie, bo sugerowało, że grzyby mogą produkować te same wartościowe cząsteczki co ich rośliny gospodarze. Do dziś toczą się badania, jak w pełni wykorzystać ten potencjał.

Dlaczego warto chronić różnorodność grzybów

Każdy niezbadany gatunek grzyba to potencjalna biblioteka nieznanych związków. Naukowcy szacują, że opisaliśmy dotąd jedynie ułamek istniejących grzybów, więc ogromna część tej chemicznej biblioteki wciąż czeka na otwarcie. Problem w tym, że część gatunków może zniknąć, zanim zdążymy je poznać, o czym piszemy w tekście o ochronie grzybów i Czerwonej Liście.

Dlatego ochrona różnorodności grzybów to nie tylko kwestia ekologii, ale i praktycznego interesu medycyny. Zdolności grzybni do wytwarzania złożonej chemii są jednym z powodów, dla których warto traktować świat grzybów jako zasób, który dopiero zaczynamy rozumieć.

Materiał ma charakter wyłącznie informacyjny i popularnonaukowy. Opisuje badania nad związkami z grzybów i nie jest poradą zdrowotną. Dane o liczbie związków pochodzą z przeglądu naukowego opublikowanego w 2024 roku.