Seeneriigi varjatud elurikkus

Eestis on teada 7000–8000 seeneliiki. Kui lisada juurde mulla molekulaarsete uuringutega leitud, siis tõenäoliselt ületab liikide arv 100 000 piiri.

ULVAR KÄÄRT

Tartu ülikooli loodusmuuseumi bioloogiliste interaktsioonide ökoloogia töörühma vanemteadur Leho Tedersoo on üks neist, kes on endale rahvusvahelisel areenil nime teinud võidujooksus, mida peetakse Maa mikroskoopilise elurikkuse kirjeldamise nimel. Seeneteadlasena on ta keskendunud maa sees peituvate mikroskoopiliste mullaseente uurimisele.

Missugune seeneaasta tänavu oli või veel on?

Leho Tedersoo: Seeneaasta on olnud võrdlemisi hektiline. Augusti lõpust alates, mil on tavaliselt parim seenestamise aeg, on paiguti olnud täiesti kuiv. Mõnes kohas tuli sellest hoolimata seeni välja, ent mõnes kohas seda ei juhtunudki.

Kui tihti oled seenel käinud?

Viis-kuus korda olen seenel käinud selle pärast, et söögiseeni korjata. Toiduks korjan ligi 340 liiki seeni, neist on lemmik harilik kivipuravik, aga ka suur sirmik, kuuseriisikas ja kukeseened.

Iga nädal käin aga üks või kaks korda metsas, et teaduslikku uurimismaterjali korjata.

Söögiseened moodustavad tegelikult vaid väikese osa kogu seeneriigist. Suur osa seente liigirikkusest on ju silmale nähtamatu ja maa sees?

Suurem osa seeni on tõesti maa sees. Maa sees on neid hinnanguliselt kümme korda rohkem kui neid, mis viljakehana maa peale tulevad. Enamasti on maas sees olevad seened mulla ülemises orgaanilises kihis. Mida sügavamale minna, seda vähemaks seeneniidistikku jääb, sest seal on seentele lihtsalt vähem toitaineid.

Kui palju seeneliike üldse on maailmas?

Kui kõik seened kokku võtta, siis me räägime miljoni ja kümne miljoni vahele jäävast piirmäärast.

Eestis on teada 7000–8000 liiki. Kui lisada juurde mulla molekulaarsete uuringutega leitud, siis tõenäoliselt ületab liikide arv 100 000 piiri.

Sina just neid viimaseid uuridki. Kuidas see töö täpsemalt käib?

Ma uurin kõigi mullaseente levikut nii Eesti kui ka maailma mastaabis. Meil on selleks eri projektid. Töö käib aga nii, et korjame väga standardiseeritud kujul veerandhektarilistelt katselappidelt 40 mullaproovi. Mulla kuivatame ära, segame kokku ja seejärel eraldame sellest DNA. DNAst omakorda määrame seente teatud molekulaarsete markerite järjestused, mis võimaldab liike üksteisest eristada. Saadud andmeid võrdleme olemasolevate andmebaasidega, millega leiame juba teada olevad liigid. Need andmed, mis ei kattu andmebaasides olevaga, on siis tundmatud liigid. Maailma mastaabis on tundmatuid liike 80% kõikidest töö käigus saadud liikidest.

Eestis jääb see protsent 60 ja 70 vahele.

Mistõttu Eestis vähem tundmatuid mullaseeni leitakse?

Näiteks troopikas pole sellist uurimistööd sisuliselt tehtud. Ühtlasi on troopikas üldse rohkem seeneliike kui meie parasvöötmes. Mida soojem ja niiskem on kliima, seda rohkem on ka seeneliike. Siiski ei avaldu see seaduspära seentel nii tugevalt kui taimedel ja loomadel. Kui seente puhul räägime siin mõnekordsest erinevusest, siis taimede ja loomade liigirikkus on troopilistel aladel kümme korda suurem kui parasvöötmes.

Miks siis seente ning taimede ja loomade liigirikkuse mustrid ei kattu?

See pole täpselt teada. Kindlasti on siin üks asi see, et seentel on levimiseks ühest paigast teise paremad võimalused. Näiteks seentel, mis esinevad Põhja-Ameerikas, on võrdlemisi lihtne õhu kaudu levida ka siia. Põhja-Ameerika loomadel ja taimedel on siia juba märksa keerulisem jõuda.

Seenel ei ole siis vahet, kas ta on Eestis või Põhja-Ameerikas, peaasi, et kõik tingimused sobivad.

Üldiselt ei ole, jah, vahet. Samuti on väga paljude seente levik seotud taimestikuga – seda mitte liigi, vaid taime perekonna tasemel. Väga suur osa taimede perekondade levikust kattub nii Euroopas, Aasias kui ka Põhja-Ameerikas teatud seente levikuga. Siin on juttu eelkõige seentest, mis on teatud taimedel parasiidid või siis juuresümbiondid – mükoriisaseened.

Nagu näiteks ektomükoriisa ja arbus­kulaarne mükoriisa?¹

Oma seeneuuringuid alustasingi ülikoolis ektomükoriisaseentega. Hiljem kasvas uurimine üle kõikidele mullas elavatele seentele, sealhulgas ka arbuskulaarsele, erikoidsele ja orhidoidsele mükoriisale, millega tegelevad aktiivsemalt minu juhendatavad üliõpilased.

Arbuskulaarne mükoriisa on levinuim ja küllaltki lihtne mükoriisa, mis tekkis algsetel maismaale asunud taimedel, aidates taimedel maad koloniseerida. See seenerühm on üle 400 miljoni aasta vana ja levinud enamikul maismaataimedel. Hiljem on arbuskulaarne mükoriisa asendunud kas mittemükorsiisse eluviisi, ektomükoriisa või teiste mükoriisatüüpidega.

Taimede juurte vahel on maa sees seeneniitidest võrgustik, mis ühendab omavahel erinevaid taimeisendeid ja isegi taimeliike tingimusel, et neil esineb sama mükoriisatüüp.

Nii et ei ole üht universaalset mükoriisat, mis kõiki taimi juuripidi kokku seoks?

Ei ole. Näiteks ektomükoriissed võrgustikud seovad omavahel kokku metsapuid ja erikoid-mükoriissed võrgustikud kanarbikulaadseid taimi, ent samal ajal ilmselt ka teiste taimede juuri, kus nad elavad endofüütidena.

Siit jääb mulje, et mullaseened liidavad kogu taimestiku justkui üheks.

Kindlasti võib seda niimoodi vaadelda. Seened seovad ja stabiliseerivad ka mullaosakesi, mis aitab erosiooni vastu. Seda kas siis näiteks laastatud aladel või ka jõepervedel.

Kui arvesse võtta, et maa sees peitub aukartustäratav seeneniidistiku rägastik, siis kas oleme seni seente tähtsust looduses ja kogu elusüsteemis alahinnanud. Nad ju pole pelgalt lagundajad, nagu üldteada, vaid loovad justkui eelduse kõigele elavale.

Tõsi, peale selle, et seened on lagundajad, on neist vähe räägitud. Lagundajate kõrval on seened väga olulisel kohal ka kui mükoriisasümbiondid, kelleta enamik taimi ei saaks elada, kuna ei suudaks nendeta mullast piisavalt toitaineid kätte saada. Olulised on ka kõikvõimalikud seenpatogeenid. Inimestel on neid küllaltki vähe – näiteks küüneseen ja kandidoos. Taimedel on seenhaigusi kümneid või isegi tuhandeid kordi rohkem kui loomariigis. Pealegi võivad seenhaigused taimedele väga ohtlikud olla. Mõnel juhul on seened võimelised hävitama kogu viljasaagi või metsade kaupa puid.

Neljas oluline rühm on veel samblikke moodustavad seened, mis on koostöös rohevetikate või tsüanobakteritega võimelised asustama piirkondi, kus teised päristuumsed organismid kasvada ei suuda. Sel moel on nad primaarse suktsessiooni (uue kasvukoha hõivamine, näiteks merest kerkinud laiu elusti­kuga kattumine või hävinud koosluse taastumine – U. K.) algatajad. Tänu nende toodetud orgaanilisele ainele ja laguproduktidele saavad hakata kasvama taimed. See loob omakorda eeldused loomade eluks.

Globaalsel tasemel uuritakse praegu seente tähtsust süsiniku- ja lämmastikuringes ning nende võimalikku rolli kliimamuutuste soodustajana või siis pidurdajana. Kõik seened reageerivad ju süsihappegaasi suuremale kontsentratsioonile atmosfääris ning temperatuuri ja sademete hulga muutustele. Süsihappegaas mõjutab seeni taimede kaudu. Süsihappegaasi hulga suurenemine paneb taimed kiiremini kasvama, kuna fotosüntees muutub efektiivsemaks. Suurem taim tähendab aga rohkem ressurssi seentele. Samal ajal võib selle ressursi kvaliteet muutuda, kuna taimed ei pruugi enam iga oma süsinikuühiku kohta kätte saada nii palju lämmastikku või teisi toitaineid kui varem. Ehk siis tõenäoliselt jääb supp lahjemaks. Kõik see võib mõjutada ka seente enda aktiivsust ja biomassi.

Kui suur valge laik on sul õnnestunud seeneriigist ära kaardistada?

Paar aastat tagasi avaldatud töös olime leidnud üle 40 000 seeneliigi, millest 80% olid teadusele tundmatud.

Avastamisruumi on ikkagi veel palju.

Kindlasti. Alasid, kus me proove käisime kogumas, oli üle kogu maailma enam kui 300. Sellest hoolimata esines proovide võtmises väga suuri tühimikke – välja jäid näiteks Brasiilia, Ida-Siber ja Indoneesia. Samuti ei saanud me proove Antarktikast ega ka Gröönimaalt.

Kas pole poolused liialt äärmuslike tingimustega, et sealt tasuks seeni otsida?

Seened elavad kõikjal, kus on vähegi mingisugust orgaanilist ainet. Orgaaniline aine võib pärineda ka mitme miljoni tagusest ajast. Näiteks kui visata kivisöetükid mulda, siis seened koloniseerivad need väga kiiresti ja hakkavad neid lagundama.

Mis Arktikat ja Antarktikat puudutab, siis seal piirab seente levikut peamiselt temperatuur. Vähese orgaanilise aine sisaldusega jääliustikul on kogu elutegevus üldiselt väga kehv. Kui aga liustik sulab ja jäässe akumuleerunud tolm sulavetega mõnesse kohta kokku kuhjub, hakkab seal kohe elu kihama. Kõigepealt aktiveeruvad bakterid ja siis seened. Kui protsess jätkub ja hakkab tekkima muld, tuleb kaugemas tulevikus sinna ka muu elu. Tavaliste mulla­seente järel lisanduksid peagi samblikke moodustavad seened, mis suudavad eluks vajalikku fotosünteesida koostöös rohevetika või nende talluses elavate tsüanobakteritega.

Küllaltki vilgas elutegevus toimub ka jää pinnal sulavees, kus on alati teatud kogus orgaanikat. Tänu sellele saavad seal elada bakterid, protistid ja ka ainuraksed seened – eelkõige viburseened.

Näiteks Antarktikas mitme kilomeetri paksuse jääkilbi alune Vostoki järv lausa kihab elust. Kuigi mikroobide biomass ei ole suur, on elurikkus üllatavalt suur. Bakterite ja protistide kõrval on sealt ka seeni leitud.

Kus on muidu maailma liigirikkaimad seenealad?

Kõige seenerikkamad piirkonnad on ekvatoriaalsed vihmametsad. Seda peamiselt tänu kõrgele õhutemperatuurile, niiskusele ja väga suurele taimerikkusele.

Eestis on aga seenerikkaim Abruka laialehine mets. Abruka liigirikkuse kasuks võib rääkida see, et laialehine mets on mitusada aastat vana, inimtegevusest peaaegu puutumata. Ühtlasi on seal ka küllaltki lubjarikas pinnas, mis mingil põhjusel pärsib konkurentsi ja soosib seenerikkust.

Kui palju on seente DNA-põhine uurimine aidanud liikide avastamise kõrval ka seente taksonoomiat korrastada?

Fülogeneetiline analüüs on seente taksonoomiat väga tugevalt mõjutanud. Selle abil on ära näidatud, et väga paljud kunagi viljakeha kuju järgi loodud seenerühmad ei pea tegelikult paika. Näiteks algelisemad viburseened on tekkinud mitmes rühmas, millest mõnes on neil vibur ära kadunud. Ehk siis seente evolutsioon on tegelikult palju-palju keerulisem, kui algul lihtsustatud viisil arvati.

Kui DNA-analüüsidega leitakse aina 10 000 kaupa uusi liike, siis kuidas neid tähistatakse? Saavad nad kõik ladinakeelse nime?

Ladinakeelset nime neile ei panda. Esialgu jäävad mass-sekveneerimise abil leitud liigid üldse tähistuseta, sest nende seas esineb ka „liike“, mis tegelikult ei pruugi olla liigid, vaid sellesama analüüsi artefaktid – tehnilised apsud. Liikide nimetamisest mitte määratavatel seentel kasutatakse nn liigihüpoteesi² põhist nomenklatuuri. See tähendab, et nii määratud kui ka määramata liigid saavad unikaalsed liigihüpoteeside koodid. Nende koodidega on võimalik teadlastel omavahel suhelda ja üksteisest aru saada, kas jutt on aiast või aiaaugust.

Uue põlvkonna mass-sekveneerimise tulemusi saab samuti seostada samade liigihüpoteesidega. Esialgu ei kavatse me nende põhjal uusi liike kirjeldada. Ladinakeelsete nimede andmine ainult DNA-põhiselt määratud liikidele on suhteliselt kaheldava väärtusega, sest meil pole ju näidiseksemplare. Keegi ei tea, kuidas nad välja näevad või mida nad teevad. Kui sarnaseid või identseid analüüsitulemusi on mitu ja need pärinevad eri allikatest, muudab see üha tõenäolisemaks, et tulemus on tõsiseltvõetav. Näiteks, kui meil on eri uuringutest kaks identset DNA-järjestust, võime 99,9% kindlusega öelda, et tegu on omaette reaalse taksoniga.

Põhjus, miks sel viisil leitud seentele uisapäisa mitte nimesid anda, on ka see, et ladinakeelsed nimed vajavad pikka kooskõlastamise protsessi ning need on küllaltki pikad ja lohisevad. Liigihüpoteeside koodid on lihtsalt kuuekohalised numbrid, mis on hulga käepärasem tähistus.

Kas DNA-põhise meetodi kõrval on terendamas juba mõni uus mulla­seente uurimise meetod, arvestades, et tehnoloogia areneb väga kiiresti?

Loomulikult on DNA-põhistel meetoditel alternatiivid, eelkõige näiteks MALDI-TOF-meetod.³ Seda keerulist meetodit, millega on võimalik liike üksteisest eristada organismis olevate biokeemiliste mustrite järgi, seente identifitseerimiseks üldiselt siiski ei kasutata. Usaldusväärseid tulemusi saab, kui sel viisil analüüsida vaid ühte organismi. Ühes väikses mullaproovis võib aga korraga olla miljardeid mikroorganisme ja kümneid tuhandeid liike.

Samal ajal arenevad meeletu kiirusega edasi DNA-põhised määramismeetodid. Iga aasta ilmub turule mõni uus metoodika, mis võib parem olla ainuüksi selle poolest, et on olemasolevatest analoogidest poole odavam. Uute võimaluste arenemisel on peamiseks takistuseks matemaatilised algoritmid, millega DNA-järjestusi analüüsitakse.

Kas siin tuleb mängu suurandmete töötlemine?

Jah. Näiteks kui kõige võimsam „masin“ annab välja 300 miljonit DNA-järjestust, siis nende omavaheline võrdlemine ja otsing andmebaasidest eeldab väga suuri arvutusvõimsusi. Sellise tohutu andmemassiivi optimeerimiseks – võimalikult kiiresti ja oluliste kadudeta lihtsustamiseks – on omad meetodid. Bioinformaatiline andmetöötlus areneb samuti kiiresti, kasutusele tulevad üha kiiremad ja efektiivsemad arvutusprogrammid ja algoritmid. Nende abil saab elurikkuse kohta üha kiiremaid ja täpsemaid tulemusi.

Nii et edu seeneteaduses eeldab häid IT-oskusi.

Piisab, kui töörühmas on keegi, kes seda ala hästi valdab. Ise ei suuda ju kunagi kõiki meetodeid hästi hallata, sest siin on ju juttu paljudest eri valdkondadest – seente taksonoomia, ökoloogia ja füsioloogia alastest teadmistest kuni molekulaarsete uurimismeetodite teoreetilise ja praktilise kasutamise, andmebaaside haldamise, bioinformaatiliste ja statistiliste andmetöötlusmeetodite, hea inglise keele oskuse ja teadusartiklite koostamiseni välja.

Kas sinu töörühmas on kõik need kvaliteedid olemas?

Loomulikult, sest kõik need loetletud oskused ongi ühe eduka töörühma alustalad. Siin (Tartus Ravila tänaval Chemicumi hoones asuvas mükoloogia õppetoolis – U. K.) tehtav seeneteadus on absoluutne maailma tipptase. Seente määramisel, andmebaasidesse lisamisel ja elurikkuse uurimisel oleme meie esirinnas. Seente füsioloogia, geneetika ja ensümoloogiaga me lihtsalt ei tegele.

1 Ektomükoriisa on seenjuure tüüp, mille puhul levivad hüüfid peremeestaime juurerakkude vahel, nende sisemusse tungimata. Ektomükoriisa on nähtav palja silmaga. Selle teeb võimalikuks taimejuurt kattev seenmantel. Enamik kandseente hulka kuuluvaid söögiseeni, mis moodustavad jala ja kübaraga viljakehi, nagu pilvikud, riisikad, puravikud ja kukeseened, moodustavad mükoriisa puudega.

Arbuskulaarne mükoriisa on kõige levinum mükoriisa tüüp, mis moodustub peremeestaimede ja obligatoorselt sümbiontsete ehk selliste seente vahel, mis ilma taimejuureta hukkuksid. Arbuskulaarset mükoriisat moodustavad seened kuuluvad kõik hõimkonda krohmseened (Glomeromycota). On väga tõenäoline, et nende seente päritolu ulatub 1000 miljoni aasta taha.

Loe lähemalt erinevate mükoriisa tüüpida kohta https://et.wikipedia.org/wiki/M%C3%BCkoriisa

2 Liigihüpoteesid viitavad juhtudele, kus liike ei suudeta täpselt piiritleda, mis on probleemiks molekulaarsel määramisel põhinevates töödes; teadlased on kokku leppinud, et teatud seenerühmades võib taksoneid liikideks jagada erinevate DNA järjestuste sarnasuse läviväärtuste põhjal.

3 Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization, s.o maatriksainega vahendatud ioniseerival kiirgusel (laseril) põhinev desorptsioon-ioniseerimine.