Maanpinnalla ei esiinny elämää yhdelläkään mantereella. Ei ole eläimiä, ei puita eikä muitakaan kasveja. Sammaleitakaan ei ole vielä ilmestynyt.
On palattu 635 miljoonan vuoden takaiseen aikaan, jolloin maapallon keskilämpötila on juuri alkanut hitaasti nousta. Edelliset 90 miljoonaa vuotta planeetta on ollut jäässä ja typötyhjä.
Pinnan alla kuitenkin tapahtuu: mikroskooppiset sienet ovat muuttamassa maapalloa miljoonille eliöille sopivaksi elinympäristöksi.
Sienien ratkaiseva merkitys elämän esiinmarssille paljastui vasta vuoden 2021 alussa, kun kiinalaiset tutkijat kertoivat löytämästään ikivanhasta sienifossiilista. Löytö on vanhin todiste kuivalla maalla eläneestä sienestä. Se oli olemassa ainakin 130 miljoonaa vuotta ennen ensimmäisten maaeläinten syntymistä noin 450–500 miljoonaa vuotta sitten.
Mikroskooppi näyttää 630 miljoonaa vuotta vanhan sienifossiilin. Sieni kuului maailman ensimmäisiin kuivalla maalla eläneisiin eliöihin.
Tutkijoiden mukaan löydetyllä sienellä oli tärkeä osuus Maan muuttumisessa jäisestä lumipallosta eläväksi, luonnoltaan monimuotoiseksi planeetaksi. Rapauttamalla ja hajottamalla kiveä sieni muokkasi maata kasveille sopivammaksi.
Sittemmin sienet ovat valloittaneet melkein koko planeetan. Ne verkostoivat kasveja, tekevät muurahaisista zombeja ja tarjoavat apua ympäristöä saastuttavan muovin hävittämisessä.
Sienissä piilee kuitenkin myös vaara, sillä ne voivat aiheuttaa seuraavan pandemian ja tuhota sen elämän, jonka syntymistä ne edistivät.
Kasvit avaavat sieniverkkoyhteyden
Nykyään sienikuntaan kuuluu noin 1,5 miljoonaa lajia, joista vain seitsemisen prosenttia on luokiteltu. Tutustumista vaikeuttaa se, että monet lajit ovat leivinhiivan kaltaisia yksisoluisia eliöitä, joita ei erota paljaalla silmällä.
Sienet eivät yhteytä kasvien tapaan, eikä niillä ole eläimille ominaista ruoansulatuselimistöä. Sen sijaan ne tuottavat vahvoja entsyymejä, jotka hajottavat ravintoa elinympäristöstä.
Vaikka perintötekijät osoittavat sienien olevan läheisempää sukua eläimille kuin kasveille, sienet muodostavat oman pääryhmän eli kunnan.
Sienien tuntomerkki, maanpäälinen itiöemä, on vain pieni osa niiden kokonaisbiomassasta, eivätkä kaikki sienet kasvata jalkana ja lakkina tunnettua itiöemän latvaa.
Sienet myllertävät varsinaisesti maanpinnan alla. Siellä ne kasvattavat sienirihmastoa, joka koostuu kasvien juuria muistuttavista pitkistä, ohuista sienirihmoista.
Sienirihmasto voi kasvaa käsittämättömän laajaksi. Yhdysvalloista Oregonista löydettyä mesisientä pidetään maailman suurimpana maanalaisena eliönä, sillä sen sienirihmasto leviää 965 hehtaarin eli 1 350 jalkapallokentän laajuiselle alueelle.
Halkihelttasienet (Schizophyllum commune) olivat uudessa kokeessa taitavimpia puhujia.
Uusi tutkimus: Sienet käyttävät jopa 50:tä "sanaa"
Sienten sanavarastoon kuuluu peräti 50 sanaa, osoittaa uusi Länsi-Englannin yliopiston koe.
Siinä tutkijat mittasivat sähköisiä impulsseja, joita sienisolut lähettävät toisilleen.
Impulssit muistuttavat niitä viestejä, joita ihmissolut lähettävät ja vastaanottavat hermojen välityksellä. Se sai tutkijat pohtimaan, olisiko ilmiöiden välillä yhtäläisyyksiä.
Professori Andrew Adamatzky sijoitti sienirihmastoihin mikroelektrodeja. Hän tutki seuraavia neljää lajia:
- Talvijuurekas (Flammulina velutipes)
- Ns. haamusieni (Omphalotus nidiformis)
- Kiinanloisikka (Ophiocordyceps sinensis)
- Halkiheltta (Schizophyllum commune)
Koe osoitti, että sienet rytmittävät ja ryhmittelevät signaalinsa eri tavoin. Tutkijoilla onkin teoria, jonka mukaan pienet signaaliryhmät ovat kuin sanoja, joista voidaan muodostaa pidempiä lauseita.
Sienten viestintärytmit muistuttavat professori Adamatzkyn mukaan paljolti ihmisille ominaisia puhetapoja.
Halkiheltat niputtivat eniten impulssiryhmiä yhteen ja muodostivat siten mutkikkaimmat lauseet.
Adamatzky myöntää kuitenkin, että sähköimpulssit saattavat olla myös jotain muuta kuin sienten kieltä.
Sienirihmastojen päät ovat nimittäin sähköisesti varautuneita, kun sienet lisääntyvät, joten tutkimuksessa havaitut impulssit voivat johtua myös siitä.
30 000 tonnia painaa maailman suurin eliö – USA:ssa Oregonissa kasvava mesisieni.
Sienirihmastoa kutsutaan joskus myös luonnon tietoverkoksi, sillä sen ansiosta kasvit voivat viestiä, vaikka ne kasvavat kaukana toisistaan.
Kun kasvi joutuu tuholaisten armoille, se voi varoittaa uhkasta muita kasveja maanalaisen verkon kautta. Tällöin nämä ehtivät esimerkiksi lisätä karvasaineita lehtiinsä.
Jopa 90 prosenttia kasveista on ryhtynyt niin sanottujen sienijuurisienien kanssa kumpaakin osapuolta hyödyttävään yhteiselämään.
Maanalaiset sieniverkot antavat kasvien juurille suojaa bakteeritauteja vastaan ja auttavat kasveja saamaan paremmin maasta ravinteita ja vettä. Kasvi palkitsee sienen yhteyttämällä tuottamillaan hiilihydraateilla.
Verkko sammuttaa puiden janon
1. Kasvit houkuttelevat sieniä
Puiden juuret erittävät viestiaineita, jotka maassa olevat sieni-itiöt havaitsevat. Itiöt reagoivat niihin kasvattamalla sienirihmoja kohti juuria. Sienirihmat muodostavat yhdessä laajan verkon, sienirihmaston.
2. Sieni yhdistyy puunjuuriin
Sienirihmat puhkaisevat puunjuuret ja tunkeutuvat yksittäisiin kasvisoluihin. Siellä ne erittävät aineita, jotka varmistavat, että puu hyväksyy sienen. Vähitellen sienen ja kasvin välille syntyy paljon yhteyksiä.
3. Vettä kertyy laajalta alueelta
Yhteydet ovat hyödyllisiä kummallekin osapuolelle. Sienirihmasto leviää laajemmalle alueelle kuin puun juuristo ja kerää vettä ja ravinteita suuremmalta alalta. Puu antaa sienelle korvaukseksi yhteyttämällä tuottamiaan hiilihydraatteja.
Osa kasvilajeista on täysin riippuvaisia sienijuurisienistä.
Vanhimmat sieniryhmän fossiilit ovat 400 miljoonan vuoden takaa. Se vihjaa, että sienijuurisienet auttoivat kuivan maan kasveja vakiinnuttamaan asemansa vaatimattoman alun jälkeen 450–500 miljoonaa vuotta sitten.
Jättiläissieni kasvoi 8-metriseksi
Maasta pilkistävät itiöemät – jalat ja lakit – ovat sienien vastineita hedelmille. Niiden tehtävänä on tuottaa itiöiksi kutsuttuja lisääntymissoluja. Itiöt kehittyvät lakin heltoissa tai itiölavoissa.
Toisin kuin kasvien siemenet itiöt ovat niin pieniä, että ne eivät tarvitse eläimiä levittäjiksi. Ne kulkeutuvat kauas sekä tuulen että veden mukana.
Sieni-itiöt päätyvät pitkälle
Loissieni kasvaa muurahaisessa
Ophiocordyceps-sieni eli muurahaisloisikka tarttuu muurahaiseen ja valtaa sen aivot. Loisen pakottamana muurahainen kiipeää puuhun. Siellä sieni kasvaa ulos sen päästä ja vapauttaa itiöitä, jotka leijailevat saastuttamaan muurahaisia.
Tavallinen herkkusieni voi muodostaa peräti 40 miljoonaa itiötä tunnissa, ja lattakääpä, joka kasvaa yleensä lehtipuun kannossa tai rungossa, tuottaa yli viisi biljoonaa – siis 5 000 000 000 000 – itiötä puolessa vuodessa.
Ja ilmeisesti muinaiset sienet saivat aikaan vielä enemmän itiöitä.
Fossiililöydöt paljastavat, että 470–350 miljoonaa vuotta sitten elänyt jättiläissieni kasvoi kahdeksan metriä korkeaksi.
Prototaksiitit olivat suurimpia eliöitä maapallolla 470–360 miljoonaa vuotta sitten. Sienet saattoivat kasvaa kahdeksan metrin korkuisiksi.
Pylväsmäiset prototaksiitit olivat selvästi maapallon suurimpia eliöitä, kun kasvikunta koostui lähinnä sammalista eikä ollut olemassa muita kuin harvoja pieniä eläimiä.
Sieniä syödään päivittäin
Sienet hajottavat mestarillisesti pikkukiviä ja orgaanisia aineita kivennäisaineiksi, jotka ravitsevat maaperää.
Hajotustoiminta vaatii erikoistyökaluja, ja sienet ovatkin kehittäneet entsyymiarsenaalin, joka pilkkoo suuria molekyylejä pienemmiksi osiksi. Näistä sieni saa ravintoa ja energiaa.
Hajottajat ovat välttämättömiä ekosysteemeissä, sillä muutoin jätteen määrä kasvaisi kasvamistaan. Tämä on tärkeimpiä syitä sienien menestykseen.
VISA: Arvaa, mikä hedelmä
Kuinka kauan sinun pitää katsoa timelapse-videota taaksepäin, ennen kuin hoksaat, mikä hedelmä homehtuu?
Lisäksi sienet ovat tuottaneet tuhansien vuosien ajan kulinaarista nautintoa, josta voi päästä vielä nykyäänkin osalliseksi.
Jos olet syönyt pizzaa, pullaa tai ruisleipää, olet syönyt sientä. Taikina sisältää nimittäin Saccharomyces cerevisiae -sientä eli tutummin leivinhiivaa.
Syötävien sienien, kuten herkkutattien, keltavahveroiden ja haaparouskujen, ohella ruokia ja juomia valmistetaan mikroskooppisten sienien avulla. Ilman niitä ei olisi olutta eikä taikinajuurta.
Sieniä käytetään myös maataloudessa, sillä tietyt lajit suojaavat satoa esimerkiksi hyönteisiltä ja vähentävät myrkyllisten kasvinsuojeluaineiden tarvetta.
Hiiva matkustaa avaruuteen
Sienet eivät ole ainoastaan hyviä apulaisia elintarviketuotannossa, vaan ne myös avustavat tiedettä.
Esimerkiksi hiivasienet ovat täydellisiä koe-eliöitä, sillä ne ja ihmisen solut muistuttavat toisiaan.
Sienet ovat jo auttaneet selvittämään useita eri solujen biokemiallisia prosesseja, ja seuraavaksi niiden odotetaan valaisevan, kuinka keho reagoi avaruuslentoihin.
BioSentinel-satelliitissa olevat hiivasolut altistuvat kosmiselle säteilylle tutkimuksessa, jolla selvitetään, pystyvätkö solut korjaamaan avaruudessa syntyviä dna-vaurioita.
Vuonna 2021 Nasa lähettää hiivaa avaruuteen BioSentinel-satelliitin mukana. Tarkoituksena on tutkia, kuinka kosminen säteily vaikuttaa solujen kykyyn korjata dna-vaurioita. Hanke tähtää pitkiin avaruuslentoihin liittyvien terveysuhkien paljastamiseen.
Ruoan ja tutkimuksen lisäksi sienille on käyttöä vaatteissa ja rakennusmateriaaleissa.
Esimerkiksi sieniperäinen nahka on ekologisesti kestävä vaihtoehto eläinten vuodille, sillä sen valmistus vaatii selvästi vähemmän vettä ja maatalousmaata kuin nautoihin perustuva nahantuotanto.
Sienistä saadaan myös ympäristöystävällisiä, itse itsensä korjaavia rakenteita. Sienirihmastosta syntyy paloturvallinen, vettä hylkivä ja betonia lujempi tiili, joka voi korvata rakennuskiviä.
Sienitiilen kestävyys perustuu tuhansiin lujiin rihmoihin, joista sienirihmasto koostuu. Rihmat sisältävät mm. kitiiniä, josta esimerkiksi rapujen kuoripanssari muodostuu.
Sienien ehkä paras lahja ihmiskunnalle on antibiootit, jotka skotlantilainen tutkija Alexander Fleming löysi vuonna 1928.
Kun homesieni oli päässyt saastuttamaan stafylokokkeja sisältäneen petrimaljan, Fleming huomasi, että sienen läsnäolo hidasti bakteerien kasvua – koska sieni tuotti penisilliiniä.
Mikrobilääkkeen ansiosta bakteeritulehdusten aiheuttamien kuolemien määrä laski rajusti.
Eivätkä sienet anna ainoastaan antibiootteja. Niistä on muokattu lääketehtaita: muun muassa muuntogeeninen hiiva voi tuottaa insuliinia ja muita hormoneja. Lisäksi psykiatrian alalla on todistettu, että hoito psilosybiinisienillä saattaa auttaa masennus- ja ahdistuspotilaita.
Sienet voivat aiheuttaa seuraavan pandemian
Vaikka penisilliiniä tuottavat sienet ovat pelastaneet miljoonia ihmishenkiä, sienissä piilee myös joukkotuhon vaara.
Eikä kyse ole myrkkysienien, kuten kavalakärpässienen, tappavuudesta, vaan mikroskooppisista sienistä taudinaiheuttajina.
Eri puolilla maailmaa on havaittu lääkkeitä vastaan vastustuskykyisiä sieniä viime vuosikymmeniä. Niistä yleisin on Candida auris -hiivasieni, joka sietää sienilääkkeitä 90 prosentissa tautitapauksista.
Kun C. auris pääsee vereen, joka kolmas potilas menehtyy muutaman viikon kuluessa.
Toinen lääkeresistentti sieni on Aspergillus fumigatus -homesieni, jota esiintyy runsaasti mädäntyneissä kasveissa, maaperässä ja kosteusvaurioisissa rakennuksissa. Lajin itiöitä on hengitysilmassa, mutta ne eivät aiheuta ongelmia, kun keuhkojen immuunisolut eliminoivat ne.
Sienitauti aspergilloosi, johon sairastuu joka vuosi 250 000 ihmistä, näkyy keuhkokuvassa valkoisina rihmoina.
Henkilöt, joiden vastustuskyky on normaalia huonompi, voivat kuitenkin saada sienen vereensä ja sairastua vakavaan aspergilloosi-nimiseen tautiin.
A. fumigatus -tartuntaa on voitu hoitaa triatsoleiksi kutsutuilla lääkkeillä, mutta sieni on alkanut sietää niitä. Esimerkiksi Alankomaissa kaksinkertaistui vuosina 2013–2018 niiden aspergilloosipotilaiden määrä, joita triatsolit eivät enää auttaneet.
Uusia rohtoja ei ole näköpiirissä. Sienilääkkeitä on vaikeampi kehittää kuin antibiootteja, ja koska ihminen on läheisempää sukua sienille kuin bakteereille, on olemassa suurempi vaara, että sieniä tuhoavat aineet vahingoittavat myös ihmistä.
Sienet puhdistavat ympäristöä
Vaikka taudinaiheuttajasienet synkentävät tulevaisuutta, ihmiskunnan on syytä arvostaa sienien antamaa apua ympäristönsuojelussa.
Muovijäte ja myrkylliset raskasmetallit vahingoittavat ekosysteemejä ja vaarantavat useiden lajien säilymisen. Arvioiden mukaan esimerkiksi muovin määrä merissä ylittää 250 miljoonan tonnin rajan kymmenessä vuodessa. Vuonna 2050 vedessä olisi siten enemmän muovinpaloja kuin kaloja.
Kehityssuunnan kääntämisessä voidaan turvautua muovia syövien sienien apuun. Kiinalainen tutkimusryhmä löysi vuonna 2017 Pakistanissa kaatopaikalta Aspergillus tubingensis -sienen.
Maapallon siivoojat syövät muovia
1. Sieni viihtyy saastuneella alueella
Muovia syövän Aspergillus tubingensis -sienen itiöt leviävät maaperää myöten muovijätteen pilaamalle alueelle, kuten rannalle, tai kaatopaikalle.
2. Entsyymit hajottavat muoviketjuja
Sienen levittäytyessä käynnistyy entsyymitoiminta, joka hajottaa pitkien molekyyliketjujen kemiallisia sidoksia polyuretaanina tunnetussa muovimateriaalissa.
3. Muovi hajoaa
Sitä mukaa kuin entsyymit hajottavat muovin sidoksia, yleensä hyvin hitaasti hajoava aine pilkkoutuu pienemmiksi osiksi, jotka sieni imee itseensä. Ympäristöhaitat pienenevät.
Pakistanilaisella kaatopaikalla sieni mässäili polyuretaanilla, josta valmistettua vaahtomuovia käytetään patjoina, pehmusteina ja eristeinä ja jonka hajoaminen luonnossa kestää normaalisti vuosikymmeniä.
Sienientsyymit pilkkoivat polyuretaanin kuitenkin jo kahdessa kuukaudessa pieniksi osiksi, joista ei ole haittaa ympäristölle.
Muitakin eri muovilaatuja hajottavia sieniä tunnetaan, ja joidenkin sienien on todettu keräävän raskasmetalleja niin tehokkaasti, että niillä voidaan puhdistaa saastuneita maa-alueita.
On jo alettu tutkia mahdollisuuksia hyödyntää sieniä laajassa mitassa ympäristön puhdistajina.
Mahtava sienikunta, joka tasoitti tietä kasveille ja eläimille satojen miljoonien vuosien aikana, edistää nyt ympäristönsuojelua. Helttasienet ja homeet saavat vielä kerran tehdä urotyön estäessään luontoa häviämästä.
Artikkeli on ensimmäisen kerran julkaistu 2021.