Các hợp chất thứ cấp từ địa y

1. Giới thiệu về địa y

Địa y là loài thực vật bậc thấp đặc biệt, là kết quả cộng sinh giữa tảo lục và/hoặc vi khuẩn lam với nấm. Trong sự cộng sinh này, nấm (mycobiont) sử dụng các hợp chất hữu cơ được tổng hợp bởi tảo hoặc vi khuẩn lam nhờ sự quang hợp (photobiont hay phycobiont); ngược lại, nó có vai trò cung cấp nước và muối khoáng cho tảo hoặc vi khuẩn lam và làm cho địa y trở thành một sinh vật tự dưỡng (Hình 1). Chính nhờ sự cộng sinh này mà môi trường sống của địa y rất đa dạng như trên đá, trên đất hay sống bám trên thân cây, lá cây. Địa y có thể tìm thấy ở khắp mọi nơi trên trái đất (khoảng 18500 loài địa y được mô tả), từ vùng lạnh đến vùng nóng cũng như ở những độ cao khác nhau (đến 7400 m) [1].

Sự cộng sinh giữa tảo lục và/hoặc vi khuẩn lam với nấm trong địa y theo một trong các kiểu sau:

- Một (hoặc nhiều) loại tảo cộng sinh với một loại nấm gọi là chlorolichen, chiếm khoảng 85%.

- Vi khuẩn lam cộng sinh với một loại nấm, gọi là cyanolichen, chiếm khoảng 10%.

- Tảo và vi khuẩn lam cộng sinh với một loại nấm, gọi là địa y tay ba (tripartite lichen), chiếm khoảng 5%.

Hình 1: Sự trao đổi sinh dưỡng giữa các sinh vật cộng sinh của địa y

2. Các hợp chất thứ cấp từ địa y

Theo nhiều công bố, số lượng các chất phân lập từ địa y tiếp tục tăng: trong bài tổng hợp được thực hiện bởi Huneck vào năm 1996 và 2001 [2, 3], có 800 hợp chất và hiện tại, số lượng các hợp chất thứ cấp từ địa y được xác định là khoảng 1050 [4] và nhiều hợp chất khác vẫn chưa được xác định.

Tất cả các hợp chất đặc trưng của địa y đều có nguồn gốc từ nấm. Tuy nhiên, hầu hết các hợp chất này đều đặc trưng cho địa y và chỉ từ 5 đến 10% trong số chúng được sinh tổng hợp bởi các sinh vật khác (như nấm hoặc thực vật bậc cao). Ví dụ, parietin, một sắc tố màu cam dạng anthraquinone phổ biến ở hầu hết các loài địa y Teloschitales [5], cũng được sinh tổng hợp bởi các loài nấm không cộng sinh trong địa y như Achaetomium, Alternaria, Aspergillus, Dermocybe, Penicillium, và trong một số loài thực vật khác như Rheum, Rumex, và Ventilago. Tương tự, một loại para-depside phổ biến, lecanoric acid, cũng được sinh tổng hợp trong chi nấm Pyricularia, trong khi một sterol điển hình của thực vật bậc cao, brassicasterol, cũng đã được phát hiện trong địa y [6].

Các nghiên cứu về con đường sinh tổng hợp trực tiếp trên địa y sử dụng các hợp chất được đánh dấu là rất ít, nhưng các con đường sinh tổng hợp giả thuyết thường được đề xuất dựa trên quá trình sinh tổng hợp các chất tương tự của nấm. Ngoài ra, việc nuôi cấy địa y có thể giúp hiểu rõ hơn về quá trình sinh tổng hợp các hợp chất này. Các con đường sinh tổng hợp cính có thể xảy ra đối với các hợp chất thứ cấp từ địa y chính mô tả trong hình 2 [6].

Các hợp chất thứ cấp từ địa y được phân loại dựa trên cấu trúc của hợp chất và con đường sinh tổng hợp [7, 8]. Các nhóm chính của các hợp chất cấp từ địa y được liệt kê trong bảng 1 theo nguồn gốc sinh tổng hợp của chúng cùng với số lượng gần đúng các hợp chất đã biết.

Bảng 1: Các hợp chất thứ cấp từ địa y [3]