Ett av de tre rikena av eukaryoter (superdomän, som inkluderar organismer med en separat kärna i cellerna) - svampar. De är på gränsen mellan växter och djur. Idag finns det cirka 100 tusen arter, varav de flesta är mikroskopiska svampar. Den här artikeln berättar om egenskaperna hos deras struktur och reproduktion, betydelsen av naturen och mänsklig ekonomisk aktivitet.
Nästan växter och inte riktigt djur
Kingdom Mycota inkluderar både encelliga och flercelliga organismer med en mycket speciell organisation. De delar likheter med både djur och växter, enligt följande:
- De har en cellvägg, men inte från cellulosa, som i växter, utan från kitin, som hos djur.
- I svamparnas celler finns vakuoler fyllda med cellsav. Men inte stärkelse (i växter), utan glykogen (i djur).
- Svampar kan inte röra sig aktivt. De lever en fast livsstil.
- Svamp- heterotrofer, de har inte klorofyll och de kan inte fotosyntes. Därför livnär de sig på färdiga organiska ämnen från döda organismer (saprotrofer) eller levande organismer (parasiter).
- Till skillnad från både djur och växter differentieras svampceller praktiskt taget inte till vävnader och vävnader till organ.
Djävulens mystiska varelser
Det här är precis vad svamp ansågs på under medeltiden. En av de franska naturforskarna, Venyan, skrev 1727 att svampar existerar för att störa harmonin hos allt levande.
Frågan om svampens ursprung är fortfarande öppen idag. Även om redan på 1700-talet tillskrev den enastående botanikern Carl Linné dessa organismer till hotellriket. Svampar, som har sitt ursprung i livets gryning på planeten (för ungefär en miljard år sedan), väntar på ledtrådar om deras ursprung från biologer, biokemister, genetiker och taxonomer.
Systematics of mushrooms
Alla svampar är indelade i 4 klasser (lägre svampar - Oomycetes och Zygomycetes, högre - Ascomycetes och Basidomycetes). Huvudkriteriet för separation är närvaron eller frånvaron av flageller i könsceller och typen av sexuell reproduktion. Dessutom, i lägre svampar, ser mycelet ut som en multinukleär cell, medan i högre svampar har mycelet intercellulära septa.
De flesta svampar är mikroskopiska i storlek. Oftast är deras mycel inte synligt utan förstoring eller är synligt i form av tunna trådar. Närvaron av mikroskopiska svampar indikeras av resultaten av deras vitala aktivitet - förstörelsen av växt-, djurvävnader eller material. Allsen liten grupp svampar kan bilda fruktkroppar - täta klasar av mycel.
Strukturen hos mikroskopiska svampar
Mikromyceter bildar inte fruktkroppar, de kan vara encelliga och flercelliga. Följaktligen är morfologin hos mikroskopiska svampar ganska varierande.
Kroppen av flercelliga svampar bildas av sekventiellt placerade celler som utgör hyfer (trådar) med en tjocklek på 0,15 till 1 mikron. Hyferna växer apik alt (apik alt) och kan ha en grenad struktur. Hela uppsättningen av svamphyfer kallas mycel eller mycel.
Svamphyfer växer väldigt snabbt. I vissa exemplar kan mycelet växa tiotals meter på bara en dag.
Encelliga svampar (till exempel jäst) är en cell, bildar inte mycel. Den har en kärna, vakuoler med organiska och oorganiska ämnen, mitokondrier.
Näringens och livets egenskaper
Mikrobiologin hos mikroskopiska svampar har sina egna egenskaper. Hyferceller över det cytoplasmatiska membranet innehåller ett membran som består av polysackariden kitin. Cellens cytoplasma innehåller kärnan (en eller flera) och organeller.
Svamp absorberar näring genom hela mycelets yta, som penetrerar hela substratet (substratmycelium) eller ligger på dess yta (ytmycelium).
Mat för svampen är organiska föreningar - socker, flervärda alkoholer, fetter, proteiner. Samtidigt en rik och mångsidig enzymenheten låter dig använda hela substratet för att bygga kroppen av mikroskopiska svampar.
Mikrobiologi särskiljer svampar som kännetecknas av saprotrofiska (näring på dött organiskt material) och parasitiskt (näring av levande organiskt material) näring. Dessutom kan svampar ingå symbiotiska relationer med växter. Så hyfer av svampar och alger bildar symbiotiska organismer - lavar.
Mikroskopiska patogena svampar kan utvecklas hos djur och växter och orsaka sjukdomar som kallas mykoser.
Funktioner för reproduktion
Mikromyceter kännetecknas av tre typer av reproduktion: vegetativ, asexuell och sexuell.
Vegetativ förökning av mikroskopiska svampar utförs av partiklar av mycel. Till exempel ger en bit hyfa upphov till ett nytt mycel av svampen.
Asexuell reproduktion utförs med hjälp av sporer - mikroskopiska rudiment som bildas i sporangier (specialiserade delar av mycelet). Sporernas huvudsakliga funktion är överlevnad under ogynnsamma förhållanden. Och för ett antal mikroskopiska svampar som leder en parasitisk livsstil, tjänar sporer till att infektera värdorganismen.
Formerna för den sexuella processen hos svampar är olika och är indelade i tre grupper:
- Gametogamy är en typ av sexuell reproduktion med bildning av könsceller (gameter).
- Somatogami är sammansmältningen av vegetativa celler av mycel eller encelliga svampar.
- Gametangiogami är en typ av sexuell reproduktion när strukturer där könsceller ännu inte hardifferentierad.
Vid fusion av könsceller (befruktning) bildar svampar en zygot med en eller flera kärnor. Oftast gror inte zygoten direkt, utan efter en vilande period. Så svamp kan också överleva ogynnsamma miljöförhållanden.
Mikromyceter i naturen
Vikten av mikroskopiska svampar i naturen är enorm. De deltar i kretsloppet av ämnen, sönderfaller organiska rester tillsammans med bakterier.
Marksvampar är involverade i bildandet av det bördiga lagret. I symbios med alger i lavar är de de första som koloniserar fattiga jordar och deltar aktivt i förstörelsen av stenar.
Det är värt att notera ett sådant fenomen som mykorrhiza - cellerna i en mikroskopisk svamp inleder ett symbiotiskt förhållande med växter. Samtidigt förser växter svampen med organiska näringsämnen, och svampen producerar vitaminer och kväveh altiga ämnen som är nödvändiga för växternas tillväxt och utveckling.
Mikroskopiska svampar finns i alla biocenoser och fyller en viktig ekologisk funktion. De är en viktig detrituslänk i näringskedjorna och regulatorer av överflöd av andra organismer. I många biogeocenoser är andelen svampbiomassa från biomassan av alla mikroorganismer upp till 90 % och är jämförbar med biomassan från rötter på högre växter.
Det är omöjligt att inte notera vilken roll mikroskopiska patogena svampar spelar i naturen. De reglerar antalet andra organismer och deltar i förändringarna av biocenoser på planeten.
Micromycetes and man
I sina aktiviteter har en person använtnågra sämre svampar.
Mikroskopiska svampar, vitmögel och aspergillus, alla typer av jäst används i bageri-, mejeri-, bryggeri-, vin- och alkoholindustrin.
Inom läkemedelsindustrin används mikromyceter i stor utsträckning för att producera antibiotika, vitaminer, hormoner, enzymer och fysiologiskt aktiva substanser.
Många mikromyceter förstör pappers- och cellulosaprodukter, förstör oljor och petroleumprodukter, skadar optik och konstverk.
Mögel och jästsvampar är de främsta orsakerna till matförstöring. De är också träförstörande - skadar trä.
Mikroskopiska patogena svampar orsakar sjukdomar hos grödor, husdjur och människor. På grund av sin förmåga att producera gifter orsakar svamp ofta förgiftning.
mykotoxiner
Farliga biologiska ämnen som syntetiseras av mikroskopiska svampar är metaboliter (avfallsprodukter) med en mängd olika kemiska strukturer och effekter på människokroppen.
I dag är mer än 250 arter av mikromyceter kända. De syntetiserar cirka 100 toxiner och allergener. Mikroskopiska svampar av olika arter kan syntetisera samma toxin. Och gifterna i sig har oftast en kumulativ (kumulativ) effekt på människokroppen, nämligen:
- Yaflatoxiner - har en hepatotoxisk, mutagen, immunsuppressiv effekt på människokroppen.
- Trichothecenes är neurotoxiner som hämmar immunförsvaret,orsaka olika dermatiter.
- Ochratoxiner - påverkar främst tubuli i njurarnas nefroner.
- Patuliner är neurotoxiner och mutagener.
Vid förgiftning med mikromycetgifter ska magen tvättas först.
Parasitiska mikromyceter
Denna grupp inkluderar ett stort antal svampar som orsakar olika patologier hos människor, växter, djur, fiskar. Hudens patologier kallas dermatomycosis, och patologier i organ kallas mykoser.
De vanligaste mänskliga sjukdomarna som orsakas av parasitsvampar är:
- Dermatofytos (skorpor eller ringorm), som visar sig som röda, kliande fläckar på huden och förstörelse av hårsäckar.
- Candidiasis (trast) orsakas av representanter för släktet Candida, som är fakultativt patogena och är en del av den normala mikrofloran i munhålan, könsorganen och tjocktarmen.
- Onykomykos (nagelsvamp) orsakas av olika svampar som påverkar det subunguala utrymmet.
- Sporotrichosis - parasitsvampar förstör subkutan vävnad, slemhinnor, inre organ.
- Svartvit piedra är en sjukdom som påverkar hårsäckarna i mustaschen och ögonbrynen. Orsaksmedlet är en svamp av släktet Piedraia.
Och detta är inte en fullständig lista över sjukdomar orsakade av mikromyceter. Samtidigt är sätten på vilka svampen kommer in i kroppen olika (luft, vatten, kontakter) och deras motståndskraft mot olika medier är ganska hög.
De mest kända mikromyceterna
Mikroskopiska svampar inkluderar Mucor, Penicillium och jäst.
Svampar av släktet Mucor är 60 svamparter som vi kallar vitmögel. De bildar kolonier av vit och grå färg, som blir svarta när sporerna mognar. Mucor mycelium är encelligt, cellväggen innehåller den kväveh altiga kolhydraten kitosan, som har allergiframkallande egenskaper. Bland dem finns det parasiter, men det finns också de som aktivt används vid tillverkning av antibiotika. Mushroom Mukor Chinese - basen för surdegens "ragi" baserad på soja och spannmål.
Penicillium (Penicillium) är ett släkte av mikroskopiska svampar som är vanliga överallt - i jord, vatten, hav, luft, rum, på alla ytor. Bildar grönaktiga kolonier. Penicillium gyllene eller gröna borstmögel är den vanligaste representanten för släktet och källan till penicillin. Dessa svampar har förgrenat flercelligt mycel.
Jäst är en grupp olika encelliga svampar från olika klasser (1 500 arter från klassen Ascomycetes och Basidomycetes). Dessa svampar bildar inte mycel, och deras celler är upp till 40 mikron i storlek. De kombineras i en allmän grupp för ämnesomsättningens egenheter - de får alla energi under jäsning (en redoxprocess, som ett resultat av vilken kolhydrater sönderfaller och alkoholer är nedbrytningsprodukterna). Brödtillverkning, vinframställning, bryggning och kvassbryggning är inte en komplett lista över branscher där en person använder dessa svampar. Och samtidigt är detta en av huvudfaktorerna för matförstöring, och någraparasiter som orsakar sjukdomar hos människor (candidiasis, kryptokokkos, pityriasis, follikulit, seborroiskt eksem).
Jakttendenser
Hur konstigt det än kan verka finns det aktiva "rovdjur" bland de mikroskopiska svamparna.
Således skapar svampen Arthrobotrys oligospora ett nätverk med sina hyfer, vars väggar är täckta med en klibbig substans. Svampens offer är rundmaskar (nematoder) som lever i jorden. Masken som sitter fast vid hyferna berövas möjligheten att frigöra sig, och hyferna växer snabbt in i dess kropp. Nematoden blir till mat och efter 24 timmar finns bara skalet kvar.
En annan svamp, Dactylaria Candida, bildar en lassoliknande fångstring från hyfer. Nematoden kommer in i den och ringen sluter sig. Epilogen till dramat är densamma som den tidigare versionen.
Dessa egenskaper hos jordmikromyceter har länge studerats av biologer för användning i form av biologiskt skydd av grödor.
Miljöbioindikatorer
Närare studier av biologer har visat att mikroskopiska svampar har förmågan att ändra sitt antal och sammansättning beroende på tillståndet i deras livsmiljö.
Norm alt är antalet jordmikromyceter cirka 10 ton per hektar, och samtidigt är det mångsidigt. I studien av jordar förorenade med olja och dess produkter har ekologer funnit att vid höga doser av toxiner förändras antalet och artsammansättningen av markmikroskopiska svampar dramatiskt. I det här fallet minskar arternas mångfald kraftigt, mikromyceter med snabb tillväxt börjar dominera, vilket inte är typiskt i sådana jordar. Förutom,många av dessa svampar är fytopatogena - de producerar biologiskt aktiva ämnen som stör intracellulära processer i växtorganismer, vilket leder till hämning av deras vitala aktivitet och död.
Således kan antalet och artsammansättningen av mikroskopiska svampar vara tillförlitliga indikatorer på markförorening med olja och dess derivat.
Sammanfatta
I tusentals år ansågs avlägsnandet av fett från huden vara den mest tidskrävande processen inom läderindustrin. Processen var lång och rörig, med duvspillning och hundavföring. Idag har proteinas, ett enzym som härrör från Aspergillus-svampar, förkortat denna process till 24 timmar och även gjort huden mjukare och lättare att färga.
Detta är bara ett exempel på hur nyttiga mikroskopiska organismer kan vara. Trots utvecklingen av biologi är många kännetecken för dessa organismers vitala aktivitet fortfarande ett mysterium.
Varje år beskriver taxonomer mer än tusen nya arter av mikroskopiska svampar. Rollen för jordmikromyceter är fortfarande den mest outforskade grenen av både bioekologi och biogeografi. Och detta beror främst på svårigheterna att observera sådana organismer i deras naturliga livsmiljö.
Ett nytt avsnitt inom mykologi - läran om svampgifter - ger oss redan idag hopp om seger över cancer. Till exempel ökar Chaga svamptoxin kraftigt kroppens motståndskraft mot utvecklingen av cancerceller. Och psilocycin ger goda förutsättningar förbehandling av nervösa störningar. Även den studerade penicillium fortsätter att förvåna mikrobiologer - senast lyckades forskare från det isolera ämnen som kemiskt liknar hormonerna liberiner.
Svamp kommer inte att stå åt sidan i utvecklingen av nya biologiska metoder för att skydda grödor av jordbruksväxter, och i utvecklingen av nya "gröna" sätt för avfallshantering.
