Psilocybe Les champignons, connus familièrement sous le nom de « champignons magiques », revêtent une profonde importance dans les cultures autochtones de Méso-Amérique depuis des siècles. Ils ont attiré l'attention du monde entier en tant que incontournable du psychédélique dans les années 60 et 70. Aujourd’hui, ces organismes infâmes sont à l’avant-garde d’une révolution en matière de santé mentale. La psilocybine et la psilocine, les composés psychoactifs présents dans presque toutes les espèces de Psilocybe, se sont révélés prometteurs en tant que traitement de maladies telles que le SSPT, la dépression et pour faciliter les soins de fin de vie.
Pour utiliser la psilocybine à des fins thérapeutiques, les scientifiques ont besoin d’une feuille de route détaillée sur la génétique et l’évolution sous-jacentes du composé, informations qui n’existent pas. Nos connaissances limitées proviennent de recherches portant sur seulement une fraction des quelque 165 espèces connues de Psilocybe. La plupart des champignons producteurs de psilocybine n’ont pas été étudiés depuis leur découverte – jusqu’à aujourd’hui.
Une équipe de chercheurs dirigée par l'Université de l'Utah et le Musée d'histoire naturelle de l'Utah (NHMU) a réalisé la plus grande étude sur la diversité génomique du genre. Psilocybe. Leur analyse génomique de 52 Psilocybe Les spécimens comprennent 39 espèces qui n’ont jamais été séquencées.
Les auteurs ont constaté que Psilocybe est apparu beaucoup plus tôt qu'on ne le pensait – il y a environ 65 millions d'années, juste au moment où l'astéroïde tueur de dinosaures a provoqué une extinction massive. Ils ont établi que la psilocybine avait été synthétisée pour la première fois dans des champignons du genre Psilocybe, avec quatre à cinq transferts horizontaux possibles de gènes vers d’autres champignons il y a 40 à 9 millions d’années.
Leur analyse a révélé deux ordres de gènes distincts au sein du groupe de gènes qui produit la psilocybine. Les deux modèles génétiques correspondent à une ancienne division du genre, suggérant deux acquisitions indépendantes de psilocybine au cours de son histoire évolutive. L’étude est la première à révéler un modèle évolutif aussi fort au sein des séquences génétiques qui sous-tendent la synthèse des protéines psychoactives.
« Si la psilocybine s'avère être ce genre de médicament miracle, il sera nécessaire de développer des thérapies pour améliorer son efficacité. Et si elle existait déjà dans la nature ? » a déclaré Bryn Dentinger, conservateur de mycologie au NHMU et auteur principal de l'étude. « Il existe une grande diversité de ces composés. Pour comprendre où ils se trouvent et comment ils sont fabriqués, nous devons effectuer ce type de travail moléculaire pour utiliser la biodiversité à notre avantage. »
Toutes les études Psilocybe L'ADN provenait de spécimens provenant de collections de musées du monde entier. Vingt-trois des 52 spécimens étaient des « spécimens types », l’étalon-or désignant une espèce par rapport à laquelle tous les autres échantillons sont mesurés. Par exemple, disons que vous identifiez un champignon sauvage comme une certaine espèce de chanterelle – vous pariez que le champignon que vous avez cueilli est le même que le matériel physique conservé dans une boîte dans un musée. Les travaux moléculaires des auteurs sur les espèces types constituent une contribution majeure à la mycologie car ils établissent une base faisant autorité pour tous les travaux futurs sur Psilocybe diversité dans la taxonomie.
« Ces spécimens types représentent des centaines d'années d'efforts collectifs de milliers de scientifiques pour documenter la diversité, bien avant que les gens ne pensent à l'ADN », a déclaré Alexander Bradshaw, chercheur postdoctoral à l'Université et auteur principal de l'étude. « C'est ça qui est beau : personne n'a vraiment séquencé de spécimens types à cette échelle, et maintenant nous pouvons produire des données moléculaires et génomiques selon l'étalon-or de Psilocybe types avec lesquels les gens peuvent comparer.
L'étude publiée dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences est janvier. 9, 2024.
Un voyage dans le temps
Des études antérieures ont identifié le groupe de quatre gènes principaux qui produisent la psilocybine sur la base de l'analyse génomique de troisPsilocybe espèces. Les espèces étaient étroitement liées les unes aux autres et toutes présentaient des profils génétiques correspondants au sein des groupes de gènes producteurs de psilocybine. La génomique élargie de cette étude de 52 spécimens de Psilocybe a révélé un deuxième modèle distinct.
« Ce travail représente une étape importante dans la compréhension des relations évolutives dans Psilocybe car c'est le premier à inclure un large échantillonnage d'espèces et il est basé sur des spécimens types », a déclaré Virginia Ramírez-Cruz, mycologue à l'Université de Guadalajara et co-auteur principal de l'étude.
Les auteurs ont constaté que 17 spécimens avaient l’ordre original, tandis que 35 présentaient le nouveau modèle.
« Nous avons montré ici qu'il y a eu de nombreux changements dans l'ordre des gènes au fil du temps, ce qui fournit de nouveaux outils pour la biotechnologie. Si vous cherchez un moyen d'exprimer les gènes pour produire la psilocybine et les composés associés, vous n'avez pas besoin de le faire. » « Nous ne devons plus compter sur un seul ensemble de séquences génétiques pour y parvenir. Il existe désormais une énorme diversité que les scientifiques peuvent examiner pour déterminer de nombreuses propriétés ou efficacités différentes », a déclaré Dentinger, qui est également professeur agrégé de biologie à l'Université de l'Utah.
La datation du groupe a montré qu'une ancienne scission des deux modèles de groupes de gènes s'est produite il y a environ 57 millions d'années, ce qui correspond également à un changement dans l'écologie. Les premiers champignons producteurs de psilocybine sont probablement apparus sous la forme d'un groupe en décomposition du bois, puis sont passés au sol après la division, avec certaines espèces telles que Psilocybe cubensis transitant par la culture sur des excréments d'herbivores. Le changement écologique vers les excréments semble s'être produit au moins deux fois indépendamment au cours de leur histoire évolutive.
Que fait la psilocybine sur les champignons ?
Les auteurs espéraient que l’histoire évolutive de la psilocybine clarifierait la question la plus fondamentale : que fait la psilocybine pour les champignons ? Les groupes de gènes producteurs de psilocybine présentent probablement certains avantages, mais personne ne sait de quoi il s’agit.
La structure moléculaire de la psilocybine imite la sérotonine et se lie étroitement aux récepteurs de la sérotonine, en particulier au 5-HT.2A, un récepteur célèbre sur lequel se fixent de nombreuses drogues psychédéliques. Lorsqu’un produit chimique se lie à ces récepteurs chez les mammifères et à des récepteurs similaires chez les insectes et les arachnides, ils produisent des comportements non naturels et altérés. Certains ont proposé que cet état mental altéré pourrait avoir un effet dissuasif direct sur la prédation. Il est également possible que la psilocybine fonctionne comme un laxatif ou provoque des vomissements pour propager les spores avant qu'elles ne soient complètement digérées. Cependant, les champignons à psilocybine sont rarement présents dans la nature, ce qui rend peu probable que les animaux apprennent à les reconnaître. Une théorie alternative est que la psilocybine serait une défense chimique contre les insectes. Cependant, les études empiriques font défaut et les observations personnelles des auteurs confirment que les champignons contenant de la psilocybine hébergent régulièrement des larves d'insectes saines et prospères.
Les auteurs préparent des expériences pour tester une théorie alternative qu’ils appellent l’hypothèse des gastéropodes. Le timing et les dates de divergence de Psilocybe coïncident avec la limite KPg, le marqueur géologique de l’astéroïde qui a plongé la Terre dans un hiver brutal et prolongé et tué 80 % de toute vie. Deux formes de vie qui prospéraient dans l’obscurité et la décadence étaient les champignons et les gastéropodes terrestres. Les preuves, y compris les archives fossiles, montrent que les gastéropodes ont connu une diversification et une prolifération massives juste après l'impact de l'astéroïde, et on sait que les limaces terrestres sont de gros prédateurs de champignons. Grâce à la datation moléculaire de l'étude Psilocybe Il y a environ 65 millions d'années, il est possible que la psilocybine ait évolué pour dissuader les limaces. Ils espèrent que leurs expériences d’alimentation permettront de faire la lumière sur leur hypothèse.
En 2020, les auteurs se sont fixés pour objectif d’obtenir une séquence génomique pour chaque Psilocybe spécimen type. À ce jour, ils ont généré des génomes de 71 spécimens types et continuent de collaborer avec des collections du monde entier.
« Il est impossible de surestimer l'importance des collections pour réaliser des études comme celle-ci. Nous nous tenons sur les épaules de géants, qui ont consacré des milliers d'heures à créer ces collections, afin que je puisse écrire un e-mail et demander l'accès à des spécimens rares. , dont beaucoup n'ont été collectés qu'une seule fois et ne le seront peut-être plus jamais », a déclaré Bradshaw.
Parmi les autres auteurs qui ont contribué à l'étude figurent Ali Awan de Guy's et St. John's. Thomas' NHS Trust, Giuliana Furci de la Fungi Foundation ; La recherche a été financée par la National Science Foundation (DEB #2114785) et Fungi Perfecti LLC.
