Sekvenační data pomáhají odhalit globální rozšíření hub

Pokud vezmeme v úvahu, kolik dat získaných sekvenačními metodami (tzv. high-throughput-sequencing) je v současné době k dispozici, je možné se seriózně zabývat jejich využitím pro popis rozšíření hub na zemi. Výsledky takovéto analýzy ukazují, že houby a jejich význam v ekosystémech jsou zásadně ovlivněny klimatem a ohroženy jeho změnou.

Nástup metod high-throughput-sequencing kolem roku 2008 dramaticky změnil naši schopnost popsat mikrobiomy přirozených prostředí. I proto byly první články, popisující složení společenstev hub pomocí sekvenace na platformě 454, přivítány s tolika nadějemi. Ve chvíli, kdy se tyto nové metody staly finančně dostupnými, bylo zřejmé, že jsme schopni popsat složení společenstev hub na celém světě s dosud nepoznanou přesností. – Tedy, bylo by to možné, pokud bychom měli dostatek prostředků a sil provést takovéto celosvětové vzorkování. Je nasnadě, že takovýto úkol přesahuje technické a časové možnosti každé jednotlivé laboratoře.

Řešení tohoto problému se zdá snadnější, než by se zdálo: v posledních letech významně přibývá studií popisujících společenstva hub na zemi: jsou jich ročně publikovány desítky až stovky. Proč tedy nevyužít tohoto bohatého zdroje již dostupných informací? Tyto myšlenky iniciovaly vznik naší metastudie článků popisujících společenstva hub v půdách celého světa. Samozřejmě, že takovýto přístup má i řadu omezení: je nutné investovat do analýzy dostupné literatury a příslušných sekvenačních dat, je potřeba standardizovat výchozí údaje a validovat publikované údaje o vzorcích. A konečně je nutné vzít v úvahu limitace jednotlivých prací a vyřešit problémy s jejich kompatibilitou.

I přes všechny uvedené nedostatky přináší každá studie konkrétní výsledky – tedy konkrétní pozorování jednotlivých druhů hub v určité lokalitě, a to ve formě sekvenčního záznamu, náležejícího danému druhu houby. V této studii jsme shromáždili údaje o výskytu půdních hub v 3370 vzorcích půdy z lokalit celého světa, dohromady obsahující 66 milionů jednotlivých pozorování, náležejících několika tisícům druhů hub. Zhruba pro 500 nejběžnějších druhů hub bylo možné popsat jejich biogeografické rozšíření. Protože každý vzorek je určen přesným umístěním, bylo pro něj možné získat standardizované údaje o lokálním klimatu, vegetaci a vlastnostech půdy a popsat jejich vliv na rozšíření každého jednotlivého druhu. Stejné údaje také umožnily porovnat diverzitu hub mezi lokalitami.

Už letmý pohled na získané údaje ukázal, že řada běžných druhů hub má kosmopolitní rozšíření, zahrnující většinu kontinentů. Zatímco u rostlin a živočichů jsme schopni definovat specifické biogeografické zóny, u hub nejsou pozorovány: řada druhů tropických lesů se vyskytuje v jižní Americe, v rovníkové Africe i v jihovýchodní Asii, tedy v místech s podobným klimatem. Navíc u hub nebyla nalezena ani maxima diverzity v rovníkových oblastech, typická pro rostliny a řadu živočichů, a maximální diverzita byla zaznamenána převážně ve vyšších zeměpisných šířkách. Přestože vegetační a půdní parametry také ovlivňují rozšíření hub, největší význam mají klimatické proměnné, zahrnující jak teploty, tak úhrny srážek.

Pokud se podíváme na houby lišící se způsobem výživy, jako jsou například saprotrofové (rozkladači), parazitické nebo patogenní houby a symbionti rostlin, zjistíme, že vlivy klimatu se projevují s různou intenzitou. Zatímco ektomykorhizní houby, které žijí jako symbioti rostlinných kořenů a pomáhají rostlinám získávat minerální živiny z půdy, mají úzká klimatická optima, další skupiny hub, včetně fytopatogenních druhů, jsou ke klimatu tolerantnější. Zatímco průměrná šířka klimatického optima ektomykorhizních druhů je asi 5 °C, u fytopatogenních hub je to okolo 9 °C. Můžeme se tedy obávat, že potenciální změny klimatu mohou negativně ovlivnit výskyt ektomykorhizních hub, které usnadňují život rostlinám v chudých půdách, zatímco patogenní druhy, které stejné rostliny napadají, budou ovlivněny méně.

Hlavním přínosem naší práce je ale zjištění, že již publikované údaje mohou poskytnout odpovědi na otázky, které by nemohla žádná jednotlivá studie uspokojivě vyřešit. To nás motivuje k pokračování ve sběru dat: věříme, že v budoucnosti nám rostoucí množství dat umožní zodpovědět další zajímavé otázky.