Grzyb nie ma mózgu, na który psylocybina mogłaby działać. A mimo to buduje ją z rzadkiego surowca, przez cztery kolejne reakcje enzymatyczne, od kilkudziesięciu milionów lat. Biolodzy potrafią opisać każdy etap tej produkcji. Nie potrafią odpowiedzieć na pytanie, po co ona grzybowi.
Grzyb płaci za psylocybinę azotem, którego mu brakuje
W ewolucji nic nie jest darmowe. Każda cząsteczka, którą organizm produkuje, zużywa surowce i energię. Jeśli nie daje nic w zamian, dobór naturalny prędzej czy później ją wygasza — organizmy z zepsutym genem nie tracą nic, a oszczędzają.
Psylocybina jest pod tym względem szczególnie droga. Zawiera azot, a azot to dla grzyba surowiec deficytowy. Matthew Meyer i Jason Slot z Uniwersytetu Stanowego Ohio zwracają w przeglądzie z 2023 roku uwagę na sprzeczność, która aż kłuje w oczy. Grzyby przeznaczają na te związki spory udział swojego azotu — i robią to najczęściej w siedliskach, w których azotu jest mało.
To jak wydawanie ostatnich pieniędzy na coś, co pozornie nie służy niczemu. Właśnie dlatego badacze zakładają, że psylocybina musi się grzybowi do czegoś przydawać. Sam koszt produkcji jest argumentem za tym, że korzyść istnieje.
Cztery enzymy, cztery kroki — przepis zapisany w jednym miejscu genomu
W 2017 roku zespół Janisa Frickego, Felixa Bleiego i Dirka Hoffmeistera z Uniwersytetu w Jenie rozpisał tę produkcję na pojedyncze reakcje. Punktem wyjścia jest L-tryptofan, czyli zwykły aminokwas, jeden z budulców białek.
Dalej pracują cztery enzymy, każdy z jednym zadaniem. Pierwszy odcina od tryptofanu fragment zwany grupą karboksylową. Drugi dokłada w określonym miejscu cząsteczki grupę wodorotlenową. Trzeci przyczepia grupę fosforanową. Czwarty dodaje dwie grupy metylowe, jedną po drugiej — i na tym produkcja się kończy.
Kluczowe jest to, że geny kodujące te enzymy nie są rozrzucone po genomie. Leżą obok siebie, w jednym zwartym odcinku DNA. Biolodzy nazywają to klastrem genów — grupą genów obsługujących jeden szlak, upakowaną w jednym miejscu. Taki układ ma pewną konsekwencję, do której zaraz wrócimy: zwarty pakiet znacznie łatwiej przenieść w całości.
Ten sam przepis u grzybów, które nie są ze sobą spokrewnione
Grzyby wytwarzające psylocybinę nie tworzą jednej gałęzi drzewa rodowego. Są porozrzucane po nim w sposób, który przez lata trudno było wyjaśnić. Gdyby zdolność do produkcji odziedziczyły po wspólnym przodku, powinny siedzieć obok siebie. Nie siedzą.
Hannah Reynolds i współpracownicy, wśród nich wspomniany już Jason Slot, sprawdzili w 2018 roku, skąd bierze się ten rozrzut. Zsekwencjonowali genomy trzech gatunków wytwarzających psylocybinę: Psilocybe cyanescens, Panaeolus cyanescens i Gymnopilus dilepis. Dla porównania zsekwencjonowali też trzy blisko z nimi spokrewnione gatunki, które psylocybiny nie produkują.
Znaleźli klaster pięciu genów. Cztery odpowiadają za wspomniane reakcje, piąty koduje transporter, czyli białko przenoszące cząsteczki przez błonę komórkową. I znaleźli coś jeszcze: ślad poziomego transferu genów, czyli przekazania DNA między organizmami, które nie są rodzicem i potomkiem.
U zwierząt geny wędrują wyłącznie z pokolenia na pokolenie. U bakterii transfer w bok jest codziennością. U grzybów wielokomórkowych, tych tworzących kapelusze, uchodził za rzadkość — praca Reynolds była pierwszym opisanym przypadkiem przeniesienia całego klastra metabolicznego w tej grupie.
Autorzy zwrócili uwagę, że gatunki, między którymi doszło do transferu, dzieliły podobne środowiska: odchody zwierząt roślinożernych i drewno w zaawansowanym rozkładzie. To siedliska gęsto zasiedlone przez bezkręgowce. Stąd ich hipoteza: psylocybina mogła dawać przewagę, zaburzając zachowanie drobnych konkurentów, którzy odżywiają się tym samym materiałem.
Zegar molekularny wskazuje na katastrofę sprzed 67 milionów lat
W 2024 roku Alexander Bradshaw i współpracownicy opublikowali w „PNAS” najszerszą jak dotąd analizę rodzaju Psilocybe. Zbadali 52 okazy, w tym 39 gatunków nigdy wcześniej niesekwencjonowanych. Wśród nich znalazły się 23 okazy typowe, czyli te, na podstawie których gatunki opisano po raz pierwszy — w taksonomii grzybów to materiał wzorcowy.
Datowanie molekularne wskazało, że klaster genów psylocybiny powstał w tym rodzaju około 67 milionów lat temu. To mniej więcej moment, w którym w Ziemię uderzyła planetoida kończąca erę dinozaurów. Zbieżność jest sugestywna, ale trzeba ją traktować ostrożnie: takie datowanie ma szerokie widełki błędu, a jednoczesność nie dowodzi związku.
Analiza przyniosła też drugie odkrycie. Geny w klastrze układają się w dwóch różnych kolejnościach, a podział ten pokrywa się z głębokim rozejściem rodzaju sprzed około 57 milionów lat. Możliwe więc, że Psilocybe nabyło klaster nie raz, lecz dwa razy niezależnie. Autorzy dopatrzyli się również czterech lub pięciu prawdopodobnych transferów do innych grzybów, rozłożonych między 40 a 9 milionów lat temu.
Prześledzili wreszcie, jak zmieniał się tryb życia tych grzybów. Najstarsze linie rozkładały drewno. Później nastąpiło przejście do gleby, a kilka gatunków — w tym Psilocybe cubensis, opisane szerzej w kompendium wiedzy o łysiczce kubańskiej — niezależnie od siebie przeniosło się na odchody roślinożerców. Wspólny mianownik to materia w rozkładzie, pełna owadów, larw i mikroorganizmów.
Hipoteza odstraszania i jej najsłabszy punkt
Najprostsze wyjaśnienie brzmi: psylocybina to broń chemiczna przeciw temu, co grzyba zjada. Wiele grzybowych metabolitów rzeczywiście działa jak środek zniechęcający do jedzenia. Hipoteza pasuje też do siedlisk — im więcej bezkręgowców wokół, tym większy sens takiej obrony.
Ma jednak kłopotliwą rysę, na którą wskazuje Bryn Dentinger z Muzeum Historii Naturalnej Utah, współautor pracy z „PNAS”. Grzyby zawierające psylocybinę regularnie goszczą zdrowe, dobrze rozwijające się larwy owadów. Trudno mówić o skutecznym odstraszaczu, skoro ci, których miałby odstraszać, żyją w nim bez przeszkód.
Dlatego zespół przygotowuje eksperymenty sprawdzające inny trop: że adresatem nie są owady, lecz ślimaki. To wciąż tylko przypuszczenie, nieprzetestowane.
Podobieństwo do serotoniny jako drugi trop
Meyer i Slot proponują wyjaśnienie bardziej ogólne. Psylocybina i jej pochodne są budową i działaniem zbliżone do serotoniny — cząsteczki sygnałowej, którą zwierzęta wykorzystują do sterowania między innymi apetytem i ruchem. To jedyne miejsce, w którym warto wspomnieć o człowieku: właśnie ta zbieżność sprawia, że związek działa też na ludzki mózg, choć nie o człowieka w tej historii chodzi.
Jeśli grzyb produkuje coś, co wygląda jak cudzy sygnał, może wpływać na zachowanie odbiorcy, nie musząc go truć. Nie zabija konkurenta — myli mu instrukcje.
Brzmi to spójnie i tłumaczy, dlaczego akurat ta cząsteczka, a nie dowolna inna trucizna. Autorzy dodają jednak zdanie, które trzeba powtórzyć: żadna z ról ekologicznych psylocybiny nie została dotąd wykazana eksperymentalnie.
Dlaczego to wciąż zagadka
Zebrane dowody mają wspólny charakter: wszystkie są poszlakowe. Koszt azotowy, poziomy transfer, niezależne pojawienie się klastra, siedliska pełne bezkręgowców — każdy z tych faktów mówi, że psylocybina musi się grzybowi do czegoś przydawać. Żaden nie mówi, do czego.
Brakuje eksperymentu, który postawiłby obok siebie grzyby z psylocybiną i bez niej w tym samym środowisku i zmierzył, czy któreś radzą sobie lepiej. Takie badania są trudne technicznie i dodatkowo ograniczone przepisami o substancjach kontrolowanych. Dlatego pytanie z tytułu wciąż jest otwarte — i będzie ciekawsze niż większość odpowiedzi, które krążą w internecie.
Stan prawny w Polsce
Psylocybina jest w Polsce substancją nielegalną, a badania nad jej zastosowaniami — omawiane osobno — wciąż trwają. Growkity, czyli zestawy hodowlane, pozostają legalne, natomiast doprowadzenie do wzrostu grzybów zawierających psylocybinę już nie. Ten tekst opisuje biologię i ewolucję grzybów; nie jest instrukcją czegokolwiek.
Materiał kierowany jest do osób pełnoletnich. Ma charakter informacyjny i nie zastępuje porady lekarza.
Źródła
- The evolution and ecology of psilocybin in nature — Meyer M., Slot J., Fungal Genetics and Biology, 2023 (DOI: 10.1016/j.fgb.2023.103812)
- Horizontal gene cluster transfer increased hallucinogenic mushroom diversity — Reynolds H.T. i in., Evolution Letters, 2018
- Phylogenomics of the psychoactive mushroom genus Psilocybe and evolution of the psilocybin biosynthetic gene cluster — Bradshaw A.J. i in., PNAS, 2024 (DOI: 10.1073/pnas.2311245121)
- Enzymatic synthesis of psilocybin — Fricke J., Blei F., Hoffmeister D., Angewandte Chemie International Edition, 2017
