Если определённая эволюционная стратегия оказывается выгодной для разных видов, природа неизбежно находит способ её реализовать. Учёные обнаружили, что грибы способны вырабатывать одно и то же психоактивное вещество двумя независимыми путями.

Конвергентная эволюция: когда природа повторяет себя

В ходе эволюции различные организмы могут независимо приобретать схожие черты, структуры или адаптации. Например, при угрозе опасности сворачиваются в клубок как броненосцы, так и мокрицы. Акулы — это рыбы, а дельфины — млекопитающие, но их тела имеют удивительно схожие формы. Даже для процесса превращения раков в крабов существует отдельный термин — карцинизация.

Такие явления называют конвергентной эволюцией. Она проявляется не только на уровне внешних признаков, но и на молекулярном уровне. Так, муравьи и крапива независимо друг от друга выработали одну и ту же кислоту для защиты. Грибы же научились синтезировать психоактивные вещества разными биохимическими способами.

Два пути к одному веществу

Международная команда исследователей впервые доказала, что разные виды грибов производят псилоцибин — вещество, изменяющее сознание — по разным биохимическим маршрутам. Грибы рода Psilocybe и рода Inocybe (волоконницы) используют для этого разные ферменты и последовательности химических реакций. Результаты исследования опубликованы в журнале Angewandte Chemie International Edition.

В лаборатории учёные выделили и размножили ферменты этих грибов, а затем изучили, какие реакции они катализируют. Химик Бернхард Рупп с помощью AlphaFold 3 создал модели этих белков. Анализ их структуры и связанных с ними реакций показал, что у волоконниц цепочка превращений псилоцибина значительно отличается от уже известной у Psilocybe.

Почему грибы производят псилоцибин?

Учёные пока не знают, зачем столь разные группы грибов синтезируют одно и то же активное вещество. Одна из гипотез — псилоцибин служит для отпугивания хищников. Даже незначительные повреждения вызывают у Psilocybe посинение — результат химической цепной реакции, делающей продукты распада псилоцибина доступными. Возможно, это своеобразный химический защитный механизм.

«В природе ничто не происходит без причины. Значит, у обоих видов грибов — и у волоконниц в лесу, и у Psilocybe на навозе или древесной щепе — есть эволюционное преимущество в выработке этой молекулы. Мы просто пока не знаем, какое именно», — отмечает Хоффмайстер.

Практическое значение открытия

Обнаружение двух независимых путей синтеза псилоцибина открывает новые возможности для биотехнологического производства этого вещества. Псилоцибин показывает хорошие результаты в лечении резистентной депрессии, не поддающейся стандартной терапии антидепрессантами различных фармакологических групп. Учёные надеются, что их работа поможет в будущем наладить производство псилоцибина для фармацевтики в биореакторах, без необходимости сложных химических синтезов.