Grzyby psylocybinowe rosną na Ziemi od czasu wyginięcia dinozaurów

Psylocybina — związek psychoaktywny, który dziś rewolucjonizuje terapię zdrowia psychicznego — powstała w grzybach około 67 milionów lat temu, niemal dokładnie w momencie, gdy asteroida uderzyła w Ziemię i zakończyła erę dinozaurów.

To nie science fiction. To wynik największego jak dotąd badania genomicznego rodzaju Psilocybe, opublikowanego w styczniu 2024 roku w prestiżowym czasopiśmie.

Zespół naukowców z University of Utah i Natural History Museum of Utah przeanalizował 71 genomów grzybów z rodzaju Psilocybe, w tym 23 okazy typowe — te, które stanowią złoty standard w taksonomii. Użyli prawie 3000 rodzin genów, by zrekonstruować drzewo ewolucyjne i prześledzić historię klastra genów odpowiedzialnych za biosyntezę psylocybiny.

I odkryli coś fascynującego.

Psylocybina powstała w epoce kataklizmu

Analiza molekularna wykazała, że linia rodowa Psilocybe pojawiła się około 67 milionów lat temu — dokładnie w czasie granicznego zdarzenia K-Pg (kredowo-paleogenowego), gdy asteroida uderzyła w półwysep Jukatan, wywołując masowe wymieranie, które zabiło 80% życia na Ziemi.

To nie przypadek.

Po uderzeniu asteroidy planeta pogrążyła się w długiej, brutalnej zimie. Większość form życia wyginęła. Ale dwie grupy organizmów rozkwitły w ciemności i rozkładzie: grzyby i ślimaki lądowe (gastropody).

Dowody paleontologiczne pokazują, że ślimaki przeszły masową dywersyfikację tuż po uderzeniu asteroidy. A wiadomo, że ślimaki lądowe są intensywnymi drapieżnikami grzybów.

Naukowcy stawiają hipotezę, że psylocybina mogła ewoluować jako środek odstraszający ślimaki — chemiczna broń obronna, która pomagała grzybom przetrwać w świecie zdominowanym przez te mięczaki.

Nazywają to Gastropod Hypothesis (Hipoteza Ślimaków) — i planują ją przetestować w eksperymentach żywieniowych.

Dwa niezależne źródła psylocybiny w Psilocybe

Badanie ujawniło coś jeszcze bardziej zaskakującego: dwa różne porządki genów w klastrze biosyntetycznym psylocybiny.

Klaster genów to grupa genów leżących blisko siebie w genomie, które współpracują w produkcji określonego związku chemicznego. W przypadku psylocybiny są to cztery kluczowe geny:

• PsiD (dekarboksylaza tryptofanu)
• PsiK (kinaza)
• PsiM (metylotransferaza)
• PsiH (monooksygenaza P450)

Te cztery enzymy przekształcają aminokwas tryptofan w psylocybinę.

Ale okazało się, że w różnych liniach Psilocybe geny te ułożone są w dwóch różnych kolejnościach. To sugeruje, że psylocybina mogła zostać nabyta dwukrotnie niezależnie w historii ewolucyjnej tego rodzaju — albo że doszło do wewnętrznej reorganizacji klastra genów około 57 milionów lat temu, w momencie starożytnego podziału w obrębie rodzaju.

To pierwszy raz, gdy naukowcy zaobserwowali tak silny wzorzec ewolucyjny w sekwencjach genów odpowiedzialnych za syntezę związku psychoaktywnego.

Psylocybina przeskoczyła do innych grzybów

Badanie potwierdziło również, że psylocybina najpierw powstała w Psilocybe, a następnie — w ciągu dziesiątek milionów lat — została przeniesiona horyzontalnie do innych rodzajów grzybów.

Horyzontalny transfer genów (HGT) to proces, w którym organizmy wymieniają się materiałem genetycznym poza normalnym rozmnażaniem. U bakterii to powszechne zjawisko. U grzybów — rzadsze, ale możliwe.

Naukowcy zidentyfikowali 4 do 5 możliwych transferów horyzontalnych klastra genów psylocybiny z Psilocybe do innych grzybów, w tym do rodzajów:

• Panaeolus (~40 milionów lat temu)
• Gymnopilus (~9 milionów lat temu)
• Pluteus, Inocybe, Conocybe

Jak to się stało? Naukowcy nie są pewni. Jedna z hipotez mówi, że fizyczny kontakt między grzybami rozkładającymi drewno mógł umożliwić transfer genów — ale prawdziwy mechanizm pozostaje nieznany.

Ekologia: od drewna do odchodów

Pierwsze grzyby psylocybinowe prawdopodobnie rozkładały drewno. To była ich pierwotna nisza ekologiczna.

Ale około 57 milionów lat temu, po starożytnym podziale w obrębie rodzaju, niektóre linie Psilocybe przeszły na glebę, a później — na odchody roślinożerców.

Gatunki takie jak Psilocybe cubensis — jeden z najpopularniejszych grzybów psylocybinowych na świecie — rosną dziś na odchodach bydła. To przejście ekologiczne nastąpiło co najmniej dwukrotnie niezależnie w historii ewolucyjnej rodzaju.

Dlaczego grzyby zmieniły niszę? Nie wiemy. Ale wiadomo, że odchody roślinożerców to bogaty substrat, pełen niestrawionej materii organicznej — idealne środowisko dla saprofitycznych grzybów.

Po co grzybom psylocybina?

To jedno z największych pytań w mykologii: dlaczego grzyby w ogóle produkują psylocybinę?

Badanie nie daje jednoznacznej odpowiedzi, ale rozważa kilka hipotez:

1. Obrona chemiczna przed owadami

Psylocybina mogła ewoluować jako środek odstraszający owady. Ale anegdotyczne obserwacje pokazują, że grzyby psylocybinowe regularnie mają w sobie żywe larwy owadów — co sugeruje, że albo obrona chemiczna jest nieskuteczna, albo niektóre owady rozwinęły mechanizmy detoksykacji.

2. Odstraszanie ssaków i innych zwierząt

Dezorientacja lub zmienione zachowanie u zwierząt (w tym ludzi) mogłoby działać jako środek odstraszający — albo, paradoksalnie, jako atraktant, który pomaga rozprzestrzeniać zarodniki. Ale ponieważ wiele gatunków Psilocybe jest rzadkich, a efekty farmakologiczne mogą być opóźnione, trudno sobie wyobrazić, jak zwierzęta mogłyby nauczyć się ich rozpoznawać.

3. Hipoteza polimeru: niebieska broń

Kiedy grzyby psylocybinowe są uszkodzone, sinieje. To efekt przekształcenia psylocybiny w psylocynę, która tworzy łańcuchy polimerów generujących reaktywne cząsteczki tlenu, które mogą uszkadzać tkankę jelitową drapieżników.

Niektórzy naukowcy proponują „hipotezę polimeru”: psylocybina to amunicja trzymana w rezerwie, a prawdziwą bronią chemiczną są polimery psylocyny, które powstają dopiero po uszkodzeniu grzyba.

4. Hipoteza ślimaków

Jak wspomnieliśmy wcześniej — ślimaki. Timing i daty dywergencji Psilocybe pokrywają się z granicą K-Pg. Ślimaki lądowe przeszły masową proliferację tuż po uderzeniu asteroidy. I wiadomo, że są intensywnymi drapieżnikami grzybów.

Jeśli psylocybina powstała 65 milionów lat temu, możliwe, że ewoluowała jako środek odstraszający ślimaki.

Naukowcy przygotowują eksperymenty, by to sprawdzić.

Znaczenie dla terapii i biotechnologii

Dlaczego to wszystko ma znaczenie?

Bo jeśli psylocybina ma stać się lekiem przyszłości — a wiele badań klinicznych sugeruje, że tak — to musimy zrozumieć, skąd pochodzi, jak jest produkowana i jakie są jej naturalne warianty.

Bryn Dentinger, kurator mykologii w Natural History Museum of Utah i współautor badania, mówi wprost:

„Istnieje ogromna różnorodność tych związków. Aby zrozumieć, gdzie są i jak są wytwarzane, musimy wykonać tego rodzaju pracę molekularną, by wykorzystać bioróżnorodność na naszą korzyść. Jeśli psylocybina okaże się cudownym lekiem, będzie potrzeba opracowania terapeutyków poprawiających jej skuteczność. A co, jeśli już istnieją w naturze?„

Badanie ujawniło dwa różne porządki genów w klastrze biosyntetycznym psylocybiny. To oznacza, że naukowcy mają teraz więcej narzędzi do biotechnologii — mogą eksperymentować z różnymi sekwencjami genów, by produkować psylocybinę i pokrewne związki w sposób bardziej efektywny.

Znaczenie kolekcji muzealnych

Wszystkie 71 genomów użytych w badaniu pochodziło z okazów muzealnych — niektóre zebrane ponad 150 lat temu.

Alexander Bradshaw, główny autor badania, podkreśla:

„Niemożliwe jest przecenienie znaczenia kolekcji dla tego rodzaju badań. Stoimy na ramionach gigantów, którzy spędzili tysiące godzin pracy, by stworzyć te kolekcje, dzięki czemu mogę napisać e-mail i poprosić o dostęp do rzadkich okazów, z których wiele zostało zebranych tylko raz — i może nigdy więcej nie zostanie zebranych.”

To przypomnienie, że nauka nie dzieje się w próżni. Każde odkrycie opiera się na pracy pokoleń badaczy, którzy zbierali, katalogowali i przechowywali okazy — często nie wiedząc, do czego kiedyś posłużą.

Podsumowanie: 67 milionów lat ewolucji

Grzyby psylocybinowe nie są „magiczne” w sensie mistycznym. Są produktem ewolucji — organizmami, które przez dziesiątki milionów lat dostosowywały się do zmieniającego się świata.

Psylocybina powstała w momencie kataklizmu, prawdopodobnie jako obrona chemiczna przed drapieżnikami. Przeszła przez dwie niezależne reorganizacje genetyczne. Została przeniesiona do innych rodzajów grzybów. Towarzyszyła grzybom w przejściu z drewna na glebę, a potem na odchody.

I dziś — 67 milionów lat później — staje się narzędziem terapii, badań nad świadomością i rewolucji w zdrowiu psychicznym.

To nie przypadek, że grzyby przetrwały wyginięcie dinozaurów. Mają w sobie coś, co pozwala im przetrwać — i ewoluować — w najtrudniejszych warunkach.

Może właśnie dlatego mają nam dziś tyle do zaoferowania.

Zastrzeżenie prawne

Niniejszy artykuł ma charakter wyłącznie edukacyjny i popularnonaukowy. Omawia wyniki opublikowanego badania genomicznego (Bradshaw et al., 2024, PNAS) dotyczącego ewolucji i biologii molekularnej rodzaju Psilocybe. Całość treści dotyczy zagadnień naukowych z zakresu mykologii, genomiki i paleontologii. W Polsce psylocybina i psilocyna są substancjami kontrolowanymi w rozumieniu ustawy z dnia 29 lipca 2005 r. o przeciwdziałaniu narkomanii. Posiadanie, zbiór i spożycie grzybów zawierających te substancje jest nielegalne i podlega sankcjom karnym — niezależnie od kontekstu, w jakim do nich dochodzi. Artykuł nie stanowi zachęty do zbioru, posiadania ani spożywania grzybów psylocybinowych. Odniesienia do konkretnych gatunków, w tym Psilocybe cubensis, pojawiają się wyłącznie w kontekście naukowym i edukacyjnym. Wszystkie produkty dostępne w ofercie Mykoloszka są przeznaczone wyłącznie do celów kolekcjonerskich, edukacyjnych i naukowych, zgodnie z obowiązującymi przepisami prawa.

Źródła

1. Bradshaw, A. J., Ramírez-Cruz, V., Awan, A. R., Furci, G., Guzmán-Dávalos, L., & Dentinger, B. T. M. (2024) — Phylogenomics of the psychoactive mushroom genus Psilocybe and evolution of the psilocybin biosynthetic gene cluster
   Proceedings of the National Academy of Sciences, 121(3), e2311245121.
   https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2311245121
2. University of Utah (2024) — Psychoactive psilocybin’s evolution in 'magic mushrooms’
   https://attheu.utah.edu/facultystaff/psychoactive-psilocybins-evolution-in-magic-mushrooms/
3. Van Court, R. C., Wiseman, M. S., Meyer, K. W., Ballhorn, D. J., Amses, K. R., Slot, J. C., … & Uehling, J. K. (2022) — Diversity, biology, and history of psilocybin-containing fungi: Suggestions for research and technological development
   Fungal Biology, 126(4), 308-319.
   https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35314062/
4. Reynolds, H. T., Slot, J. C., Divon, H. H., Lysøe, E., Proctor, R. H., & Brown, D. W. (2017) — Differential retention of gene functions in a secondary metabolite cluster
   Molecular Biology and Evolution, 2002-2015.