Едно от трите царства на еукариотите (супердомейн, който включва организми с отделно ядро в клетките) - гъби. Те са на границата между растения и животни. Днес има около 100 хиляди вида, повечето от които са микроскопични гъби. Тази статия разказва за особеностите на тяхното устройство и размножаване, значението в природата и човешката икономическа дейност.
Почти растения и не съвсем животни
Kingdom Mycota включва както едноклетъчни, така и многоклетъчни организми с много особена организация. Те споделят прилики както с животни, така и с растения, както следва:
- Те имат клетъчна стена, но не от целулоза, както в растенията, а от хитин, както при животните.
- В клетките на гъбичките има вакуоли, пълни с клетъчен сок. Но не нишесте (в растенията), а гликоген (при животните).
- Гъбите не са способни на активно движение. Те водят привързан начин на живот.
- Гъби- хетеротрофи, те нямат хлорофил и не са способни на фотосинтеза. Следователно те се хранят с готови органични вещества от мъртви организми (сапротрофи) или живи организми (паразити).
- За разлика от животните и растенията, гъбичните клетки практически не се диференцират в тъкани, а тъканите в органи.
Мистериозни създания на дявола
Точно това са смятани за гъбите през Средновековието. Един от френските натуралисти, Вениан, пише през 1727 г., че гъбите съществуват, за да нарушат хармонията на всички живи същества.
Въпросът за произхода на гъбите остава отворен и днес. Въпреки че още през 18-ти век, изключителният ботаник Карл Линей приписва тези организми на хотелското царство. Гъбите, които са възникнали в зората на живота на планетата (преди около милиард години), чакат улики за произхода си от биолози, биохимици, генетици и таксономисти.
Систематика на гъби
Всички гъби са разделени на 4 класа (нисши гъби - Oomycetes и Zygomycetes, по-високи - Ascomycetes и Basidomycetes). Основният критерий за разделяне е наличието или отсъствието на жгутици в гаметите и вида на половото размножаване. Освен това при по-ниските гъби мицелът изглежда като една многоядрена клетка, докато при висшите гъбичките мицелът има междуклетъчни прегради.
Повечето гъби са с микроскопичен размер. Най-често техният мицел не се вижда без увеличение или се вижда под формата на тънки нишки. Наличието на микроскопични гъби се показва от резултатите от тяхната жизнена дейност - унищожаването на растителни, животински тъкани или материали. Изобщомалка група гъби могат да образуват плодни тела - плътни гроздове от мицел.
Структурата на микроскопичните гъби
Микромицетите не образуват плодни тела, те могат да бъдат едноклетъчни и многоклетъчни. Съответно, морфологията на микроскопичните гъби е доста разнообразна.
Тялото на многоклетъчните гъби се образува от последователно разположени клетки, които изграждат хифи (нишки) с дебелина от 0,15 до 1 микрон. Хифите растат апикално (апикално) и могат да имат разклонена структура. Целият набор от гъбични хифи се нарича мицел или мицел.
Хифите на гъбите растат много бързо. При някои екземпляри мицелът може да нарасне десетки метри само за ден.
Едноклетъчните гъби (например дрожди) са една клетка, не образуват мицел. Има ядро, вакуоли с органични и неорганични вещества, митохондрии.
Характеристики на храненето и живота
Микробиологията на микроскопичните гъби има свои собствени характеристики. Хифните клетки над цитоплазмената мембрана съдържат мембрана, която се състои от полизахарид хитин. Цитоплазмата на клетката съдържа ядрото (едно или повече) и органели.
Гъбите абсорбират хранителни вещества през цялата повърхност на мицела, който прониква в целия субстрат (субстратен мицел) или се намира на неговата повърхност (повърхностен мицел).
Храна за гъбичките са органични съединения - захар, многовалентни алкохоли, мазнини, протеини. В същото време, богат и разнообразен ензименустройството ви позволява да използвате напълно целия субстрат за изграждане на тялото от микроскопични гъби.
Микробиологията разграничава гъбичките, които се характеризират със сапротрофен (хранят се с мъртва органична материя) и паразитен (хранят се с жива органична материя) тип хранене. Освен това гъбите могат да влязат в симбиотични отношения с растенията. И така, хифите от гъби и водорасли образуват симбиотични организми - лишеи.
Микроскопични патогенни гъбички могат да се развият при животни и растения и да причинят заболявания, наречени микози.
Характеристики на възпроизвеждане
Микромицетите се характеризират с три типа размножаване: вегетативно, безполово и сексуално.
Вегетативното размножаване на микроскопични гъби се осъществява от частици от мицел. Например, парче хифа поражда нов мицел на гъбата.
Асексуалното размножаване се осъществява с помощта на спори - микроскопични рудименти, които се образуват в спорангии (специализирани части от мицела). Основната функция на спорите е оцеляването при неблагоприятни условия. А за редица микроскопични гъбички, които водят паразитен начин на живот, спорите служат за заразяване на организма гостоприемник.
Формите на половия процес при гъбичките са разнообразни и се разделят на три групи:
- Гаметогамията е вид сексуално размножаване с образуване на зародишни клетки (гамети).
- Соматагамията е сливане на вегетативни клетки на мицел или едноклетъчни гъби.
- Гаметангиогамията е вид сексуално размножаване, когато структури, в които гаметите все още не садиференцирано.
При сливане на гамети (оплождане) гъбичките образуват зигота с едно или повече ядра. Най-често зиготата не покълва веднага, а след период на покой. Така че гъбите могат да оцелеят и при неблагоприятни условия на околната среда.
Микромицети в природата
Значението на микроскопичните гъби в природата е огромно. Те участват в кръговрата на веществата, разграждайки органичните останки заедно с бактериите.
Почвените гъби участват в образуването на плодородния слой. В симбиоза с водорасли в лишеите, те са първите, които колонизират бедни почви и участват активно в разрушаването на скалите.
Заслужава да се отбележи такъв феномен като микориза - клетките на микроскопична гъба влизат в симбиотична връзка с растенията. В същото време растенията осигуряват на гъбичките органични хранителни вещества, а гъбата произвежда витамини и азот-съдържащи вещества, необходими за растежа и развитието на растенията.
Микроскопичните гъби присъстват във всички биоценози и изпълняват важна екологична функция. Те са важна детритна връзка в хранителните вериги и регулатори на изобилието на други организми. В много биогеоценози делът на гъбичната биомаса от биомасата на всички микроорганизми е до 90% и е сравним с биомасата на корените на висшите растения.
Невъзможно е да не се отбележи ролята на микроскопичните патогенни гъбички в природата. Те регулират броя на другите организми и участват в промените на биоценозите на планетата.
Микромицети и човек
В своите дейности човек е използвалнякои по-ниски гъби.
Микроскопични гъбички, бяла плесен и аспергил, всички видове дрожди се използват в пекарната, млечните, пивоварната, винената и алкохолната промишленост.
Във фармацевтичната индустрия микромицетите се използват широко за производство на антибиотици, витамини, хормони, ензими и физиологично активни вещества.
Много микромицети унищожават хартия и целулозни продукти, развалят масла и петролни продукти, повреждат оптиката и произведенията на изкуството.
Плесените и дрождите са основните виновници за развалянето на храната. Те също така унищожават дървесината - увреждат дървото.
Микроскопичните патогенни гъби причиняват болести по културите, домашните животни и хората. Поради способността си да произвеждат токсини, гъбите често причиняват отравяне.
Микотоксини
Опасните биологични вещества, синтезирани от микроскопични гъби, са метаболити (отпадни продукти) с голямо разнообразие от химични структури и ефекти върху човешкото тяло.
Днес са известни повече от 250 вида микромицети. Те синтезират около 100 токсини и алергени. Микроскопичните гъби от различни видове могат да синтезират един и същ токсин. А самите отрови най-често имат кумулативен (кумулативен) ефект върху човешкото тяло, а именно:
- Яфлатоксини - имат хепатотоксичен, мутагенен, имуносупресивен ефект върху човешкия организъм.
- Трихотецените са невротоксини, които потискат имунната система,причиняват различни дерматити.
- Охратоксини - засягат предимно тубулите на нефроните на бъбреците.
- Патулините са невротоксини и мутагени.
В случай на отравяне с микромицетни токсини, трябва първо да се измие стомаха.
Паразитни микромицети
Тази група включва огромен брой гъбички, които причиняват различни патологии при хора, растения, животни, риби. Патологиите на кожата се наричат дерматомикоза, а патологиите на органите се наричат микози.
Най-честите човешки заболявания, причинени от паразитни гъби са:
- Дерматофития (краста или трихофития), която се проявява като червени, сърбящи петна по кожата и разрушаване на космените фоликули.
- Кандидозата (млечница) се причинява от представители на рода Candida, които са факултативно патогенни и са част от нормалната микрофлора на устната кухина, гениталния тракт и дебелото черво.
- Онихомикоза (гъбички по ноктите) се причинява от различни гъбички, които засягат подногтовото пространство.
- Споротрихоза - паразитни гъбички унищожават подкожната тъкан, лигавиците, вътрешните органи.
- Черно-бялата пиедра е заболяване, което засяга космените фоликули на мустаците и веждите. Причинителят е гъба от рода Piedraia.
И това не е пълен списък на болестите, причинени от микромицети. В същото време начините, по които гъбичките навлизат в тялото, са разнообразни (въздух, вода, контакти), а устойчивостта им към различни среди е доста висока.
Най-известните микромицети
Микроскопичните гъби включват Mucor, Penicillium и дрожди.
Гъбите от рода Mucor са 60 вида гъби, които наричаме бяла плесен. Те образуват колонии с бял и сив цвят, които стават черни с узряването на спорите. Мукор мицелът е едноклетъчен, клетъчната стена съдържа азотосъдържащия въглехидрат хитозан, който има алергенни характеристики. Сред тях има паразити, но има и такива, които се използват активно в производството на антибиотици. Гъба Mukor Chinese - основата на киселото тесто "раги" на базата на соя и зърнени храни.
Penicillium (Penicillium) е род микроскопични гъби, които са разпространени навсякъде - в почвата, водата, моретата, въздуха, помещенията, на всички повърхности. Образува зеленикави колонии. Пеницилиум златиста или зелена плесен е най-често срещаният представител на рода и източник на пеницилин. Тези гъби имат разклонен многоклетъчен мицел.
Дрождите са група от разнообразни едноклетъчни гъби от различни класове (1500 вида от клас Ascomycetes и Basidomycetes). Тези гъбички не образуват мицел, а клетките им са с размер до 40 микрона. Обединени са в обща група за особеностите на метаболизма – всички те получават енергия по време на ферментация (редокс процес, в резултат на който въглехидратите се разграждат, а алкохолите са продуктите на разпадането). Приготвянето на хляб, винопроизводството, пивоварството и варенето на квас не е пълен списък на индустриите, в които човек използва тези гъби. И в същото време това е един от основните фактори за разваляне на храната и някоипаразити, които причиняват заболявания при хората (кандидоза, криптококоза, питириаза, фоликулит, себореен дерматит).
Ловни тенденции
Колкото и странно да изглежда, сред микроскопичните гъби има активни "хищници".
Така гъбата Arthrobotrys oligospora създава мрежа със своите хифи, чиито стени са покрити с лепкава субстанция. Жертви на гъбичките са кръгли червеи (нематоди), живеещи в почвата. Червеят, залепнал за хифите, е лишен от възможността да се освободи и хифите бързо врастват в тялото му. Нематодата става храна и след 24 часа остава само черупката.
Друга гъба, Dactylaria Candida, образува пръстен, подобен на ласо, от хифите. Нематодата влиза в него и пръстенът се затваря. Епилогът на драмата е същият като предишната версия.
Тези характеристики на почвените микромицети отдавна са изследвани от биолозите за използване под формата на биологична защита на културите.
Биоиндикатори за околната среда
Последните проучвания на биолози доказаха, че микроскопичните гъби имат способността да променят своя брой и състав в зависимост от състоянието на местообитанието си.
Обикновено броят на почвените микромицети е около 10 тона на хектар, като в същото време е разнообразен. При изследване на почви, замърсени с нефт и продукти от него, еколозите са установили, че при високи дози токсини броят и видовият състав на почвените микроскопични гъби се променят драстично. В този случай видовото разнообразие рязко намалява, започват да преобладават микромицетите с бърз растеж, които не са характерни за такива почви. Освен това,много от тези гъби са фитопатогенни – те произвеждат биологично активни вещества, които нарушават вътреклетъчните процеси в растителните организми, което води до инхибиране на жизнената им дейност и смърт..
По този начин броят и видовият състав на микроскопичните гъби могат да бъдат надеждни индикатори за замърсяване на почвата с масло и неговите производни.
Обобщаване
В продължение на хиляди години премахването на мазнините от кожата се смяташе за най-отнемащия време процес в кожената индустрия. Процесът беше дълъг и разхвърлян, използвайки изпражнения от гълъби и кучешки екскременти. Днес протеиназата, ензим, получен от гъби Aspergillus, съкрати този процес до 24 часа и също така направи кожата по-мека и по-лесна за оцветяване.
Това е само един пример за това колко полезни могат да бъдат микроскопичните организми. Въпреки развитието на биологията, много характеристики на жизнената дейност на тези организми все още остават загадка.
Всяка година таксономиците описват повече от хиляда нови вида микроскопични гъби. Ролята на почвените микромицети остава най-неизследваният клон както на биоекологията, така и на биогеографията. И това се дължи преди всичко на трудностите при наблюдението на такива организми в естествената им среда.
Нов раздел в микологията - доктрината за гъбичните токсини - вече днес ни дава надежда за победа над рака. Например, токсинът от гъбички Chaga значително повишава устойчивостта на организма към развитието на ракови клетки. А псилоцицинът дава добри предпоставки залечение на нервни разстройства. Дори изследваният пеницил продължава да изумява микробиолозите – наскоро учените успяха да изолират от него вещества, които са химически подобни на хормоните либерини.
Гъбите няма да останат настрана при разработването на нови биологични средства за защита на културите от земеделските растения и в разработването на нови "зелени" начини за изхвърляне на отпадъци.
