Ta substancja wyewoluowała dwa razy. Po co magiczne grzyby ją wytwarzają?

Dotychczas w mykologii popularne było założenie, że tzw. magiczne grzyby zaczęły syntetyzować swój główny składnik psychoaktywny, by chronić się przed owadami. Substancja ta występuje w kilkudziesięciu gatunkach grzybów na różnych kontynentach. Bywa ona używana przez ludzi w kontekście medycznym, mając na koncie dowiedzione prozdrowotne działanie w kontekście leczenia depresji, uzależnień i lęków, a ostatnio głośno się zrobiło o jej potencjale do wspierania długowieczności, o czym pisaliśmy w GeekWeeku. Uczestnik eksperymentu, Bryan Johnson, odnotował też na początku lutego pozytywne zmiany w mikrobiomie. Poza dozwolonym użyciem leczniczym i rytualnym w wielu krajach specyfik ten bywa także wykorzystywany nielegalnie w celach rekreacyjnych, terapeutycznych czy poznawczych.

Amerykańscy i brytyjscy naukowcy zwrócili jednak uwagę na pewną lukę w naszej wiedzy. "Do niedawna bardzo niewiele wiadomo było o biosyntezie psylocybiny i jej roli ekologicznej. Potwierdzamy tu i precyzujemy ostatnie odkrycia na temat genów leżących u podstaw biosyntezy psylocybiny, odkrywając, że istnieje więcej niż jeden klaster biosyntezy psylocybiny w grzybach oraz dostarczając pierwsze dane bezpośrednio adresujące rolę ekologiczną psylocybiny" - wyjaśniają twórcy publikacji, której preprint ukazał się w bioRxiv.

Autorami tego badania są eksperci w dziedzinach chemii medycznej, biologii porównawczej roślin i grzybów oraz nauk biologicznych z Imperial College London, University of Utah, Oxford Nanopore Technologies i Royal Botanic Gardens.

Jak wykazały nowe badania genetyczne, zdolność do wytwarzania psylocybiny wyewoluowała niezależnie co najmniej dwa razy u zupełnie niespokrewnionych gatunków, co w przyrodzie niemal zawsze oznacza, że dany związek przynosi organizmowi ogromne korzyści adaptacyjne. Zjawisko to, zwane ewolucją zbieżną (konwergencją), można porównać do niezależnego wykształcenia się skrzydeł u ptaków i ssaków bądź oczu u kręgowców i głowonogów. O ile jednak korzyści z latania czy widzenia są oczywiste, o tyle celowość produkcji tej substancji pozostaje niejasna.

Popularna hipoteza zakładała, że związek ten jest formą obrony przed drapieżnikami. Miało to sens, biorąc pod uwagę, że wiele insektów posiada receptory serotoniny, na które środek ten oddziałuje. Wcześniejsze eksperymenty pokazywały nawet, że kontakt z tą substancją zaburza rozwój larw niektórych much i dezorientuje pająki, zmuszając je do tkania nienaturalnych sieci. Dzięki temu owocniki zdolne do jego syntezy mogły wygrać wyścig ewolucyjny z tymi, które nie wykształciły tej funkcji.

Nowe dane stawiają jednak tę hipotezę w zupełnie nowym świetle. Naukowcy analizujący dziko rosnące grzyby z gatunku Psilocybe cyanescens odkryli w nich RNA setek białek owadów, co jednoznacznie wskazywało na obecność pasożytów. Aby zweryfikować tę obserwację, przeprowadzili eksperyment, umieszczając w oddzielnych naczyniach grzyby halucynogenne oraz "zwykłe" grzyby zebrane w okolicy. Wyniki były zaskakujące. W obu przypadkach larwy ziemiórek rozwijały się równie pomyślnie, a dorosłe owady wykluwały się w tym samym czasie, niezależnie od obecności psylocybiny. Wskazuje to, że nie jest ona uniwersalnym środkiem owadobójczym ani repelentem.

To odkrycie może unieważnić do tej pory szeroko przyjętą hipotezę. "Nasze wyniki pokazują, że psylocybina nie zapewnia kompletnej ochrony przed owadzią mykofagią, a hipoteza, że jest ona produkowana jako składnik ochrony adaptacyjnej, może wymagać ponownego rozpatrzenia" - tłumaczą autorzy badania.

Skoro zatem słynny psychodelik nie pełni funkcji odstraszającej, rodzi się pytanie, dlaczego ewolucja tak tak usilnie promowała jej powstanie. Nabiera ono jeszcze większego znaczenia w świetle odkrycia tej samej grupy badaczy, że substancja ta wyewoluowała niezależnie co najmniej dwukrotnie u niespokrewnionych gatunków. Skąd w ogóle o tym wiadomo?

Analiza genetyczna grzybów Psilocybe cyanescens oraz Pluteus salicinus pozwoliła zidentyfikować i doprecyzować strukturę klastrów genów odpowiedzialnych za biosyntezę psylocybiny. Przełomem okazało się odkrycie, że natura znalazła więcej niż jeden sposób na wytwarzanie tej substancji. Przykładem jest grzyb Inocybe corydalina, który produkuje rzeczoną substancję, mimo że nie posiada standardowego klastra biosyntetycznego obecnego u innych gatunków. To dowód na istnienie alternatywnej drogi genetycznej. Niewykluczone, że w przyszłości zostaną odkryte kolejne.

Sukces ewolucyjny grzybów halucynogennych może wyjaśniać inna hipoteza, znacznie bardziej popularna w domenie etnomykologii. Także ona wymaga jednak weryfikacji. Zakłada ona, że magiczne grzyby wchodzą w obustronnie korzystną relację z ludźmi, którzy korzystali od tysiącleci z ich właściwości "rozszerzających umysł", co miało przyczynić się do naszego własnego sukcesu ewolucyjnego. Opisywana przez nas wcześniej teoria, tzw. stoned ape theory, zakłada, że to dzięki spożywaniu owych grzybów u ludzi wykształciło się myślenie symboliczne oraz język, a nasz mózg urósł znacząco w stosunkowo krótkim czasie. Ludzie mieli odwdzięczać się grzybom i wspomagać ich reprodukcję, przenosząc zebrane owocniki na nowe tereny i rozsiewając ich zarodniki.

Co dalej? Wygląda na to, że mykolodzy i biolodzy ewolucyjni mają teraz twardy orzech do zgryzienia. Podczas gdy hipoteza dotycząca obronnej roli "magicznej" substancji została właśnie sfalsyfikowana, to stoned ape theory nie jest poparta zbyt mocnymi dowodami. Możliwe, że wyklaruje się jeszcze inne, bardziej prawdopodobne wyjaśnienie, dlaczego ta substancja jest w ogóle wytwarzana. Gdyby bowiem okazała się nieprzydatna, uległaby zanikowi, a grzybnia skupiłaby się na bardziej opłacalnych zachowaniach z punktu widzenia przetrwania. Ta fascynująca zagadka wciąż czeka na rozwiązanie.

Źródło: A. R. Awan, J. M. Winter, D. Turner, W. M. Shaw, L. M. Suz, A. J. Bradshaw, T. Ellis, B. T.M. Dentinger, Convergent evolution of psilocybin biosynthesis by psychedelic mushrooms, bioRxiv (2026). DOI: https://doi.org/10.1101/374199