Een van de drie koninkrijken van eukaryoten (superdomein, dat organismen omvat met een afzonderlijke kern in de cellen) - schimmels. Ze bevinden zich op de grens tussen plant en dier. Tegenwoordig zijn er ongeveer 100 duizend soorten, waarvan de meeste microscopisch kleine schimmels zijn. Dit artikel vertelt over de kenmerken van hun structuur en reproductie, het belang in de natuur en de menselijke economische activiteit.
Bijna planten en niet helemaal dieren
Kingdom Mycota omvat zowel eencellige als meercellige organismen met een zeer eigenaardige organisatie. Ze delen overeenkomsten met zowel dieren als planten, als volgt:
- Ze hebben een celwand, maar niet van cellulose, zoals in planten, maar van chitine, zoals bij dieren.
- In de cellen van schimmels bevinden zich vacuolen gevuld met celsap. Maar geen zetmeel (in planten), maar glycogeen (in dieren).
- Paddestoelen zijn niet in staat tot actieve beweging. Ze leiden een gehechte levensstijl.
- Paddestoelen- heterotrofen, ze hebben geen chlorofyl en zijn niet in staat tot fotosynthese. Daarom voeden ze zich met kant-en-klare organische stoffen van dode organismen (saprotrofen) of levende organismen (parasieten).
- In tegenstelling tot dieren en planten, worden schimmelcellen praktisch niet gedifferentieerd tot weefsels en weefsels tot organen.
Mysterieuze wezens van de duivel
Dit is precies wat paddenstoelen werden beschouwd in de middeleeuwen. Een van de Franse natuuronderzoekers, Venyan, schreef in 1727 dat paddenstoelen bestaan om de harmonie van alle levende wezens te verstoren.
De vraag naar de oorsprong van paddenstoelen blijft vandaag open. Hoewel al in de 18e eeuw, schreef de uitstekende botanicus Carl Linnaeus deze organismen toe aan het hotelkoninkrijk. Paddenstoelen, die zijn ontstaan aan het begin van het leven op aarde (ongeveer een miljard jaar geleden), wachten op aanwijzingen voor hun oorsprong van biologen, biochemici, genetici en taxonomen.
Systematiek van paddenstoelen
Alle paddenstoelen zijn onderverdeeld in 4 klassen (lagere schimmels - Oomycetes en Zygomycetes, hoger - Ascomycetes en Basidomycetes). Het belangrijkste criterium voor scheiding is de aanwezigheid of afwezigheid van flagella in gameten en het type seksuele reproductie. Bovendien ziet het mycelium er bij lagere schimmels uit als één meerkernige cel, terwijl bij hogere schimmels het mycelium intercellulaire septa heeft.
De meeste paddenstoelen zijn microscopisch klein. Meestal is hun mycelium niet zichtbaar zonder vergroting of zichtbaar in de vorm van dunne draden. De aanwezigheid van microscopisch kleine schimmels wordt aangegeven door de resultaten van hun vitale activiteit - de vernietiging van plantaardig, dierlijk weefsel of materiaal. helemaal nieteen kleine groep paddenstoelen kan vruchtlichamen vormen - dichte clusters van mycelium.
De structuur van microscopisch kleine schimmels
Micromyceten vormen geen vruchtlichamen, ze kunnen eencellig en meercellig zijn. Dienovereenkomstig is de morfologie van microscopisch kleine schimmels behoorlijk divers.
Het lichaam van meercellige schimmels wordt gevormd door opeenvolgend geplaatste cellen die hyfen (draden) vormen met een dikte van 0,15 tot 1 micron. De hyfen groeien apicaal (apisch) en kunnen een vertakte structuur hebben. De hele set schimmelhyfen wordt mycelium of mycelium genoemd.
Mushroom hyfen groeien erg snel. Bij sommige exemplaren kan het mycelium in slechts een dag tientallen meters groeien.
Eencellige schimmels (bijvoorbeeld gist) zijn één cel, vormen geen mycelium. Het heeft een kern, vacuolen met organische en anorganische stoffen, mitochondriën.
Kenmerken van voeding en leven
De microbiologie van microscopisch kleine schimmels heeft zijn eigen kenmerken. Hyfencellen over het cytoplasmatische membraan bevatten een membraan dat bestaat uit het polysacharide chitine. Het cytoplasma van de cel bevat de kern (een of meer) en organellen.
Paddestoelen nemen voedingsstoffen op via het hele oppervlak van het mycelium, dat het hele substraat (substraatmycelium) doordringt of zich op het oppervlak ervan bevindt (oppervlaktemycelium).
Voedsel voor de schimmel zijn organische verbindingen - suiker, meerwaardige alcoholen, vetten, eiwitten. Tegelijkertijd is een rijk en divers enzymatischmet het apparaat kun je het hele substraat volledig gebruiken om het lichaam van microscopische schimmels op te bouwen.
Microbiologie onderscheidt schimmels die worden gekenmerkt door saprotrofe (voeden met dood organisch materiaal) en parasitaire (voeden met levend organisch materiaal) soorten voeding. Daarnaast kunnen schimmels symbiotische relaties aangaan met planten. Dus hyfen van schimmels en algen vormen symbiotische organismen - korstmossen.
Microscopische pathogene schimmels kunnen zich bij dieren en planten ontwikkelen en ziekten veroorzaken die mycosen worden genoemd.
Kenmerken van reproductie
Micromyceten worden gekenmerkt door drie soorten voortplanting: vegetatief, aseksueel en seksueel.
Vegetatieve vermeerdering van microscopisch kleine schimmels wordt uitgevoerd door deeltjes mycelium. Een stukje hypha geeft bijvoorbeeld aanleiding tot een nieuw mycelium van de schimmel.
Aseksuele reproductie wordt uitgevoerd met behulp van sporen - microscopische beginselen die worden gevormd in sporangia (gespecialiseerde delen van het mycelium). De belangrijkste functie van sporen is overleven in ongunstige omstandigheden. En voor een aantal microscopisch kleine schimmels die een parasitaire levensstijl leiden, dienen sporen om het gastheerorganisme te infecteren.
De vormen van het seksuele proces bij schimmels zijn divers en zijn onderverdeeld in drie groepen:
- Gametogamie is een vorm van seksuele voortplanting met de vorming van kiemcellen (gameten).
- Somatogamie is de fusie van vegetatieve cellen van mycelium of eencellige schimmels.
- Gametangiogamie is een vorm van seksuele voortplanting waarbij structuren waarin gameten nog niet aanwezig zijngedifferentieerd.
Bij de fusie van gameten (bevruchting) vormen schimmels een zygote met een of meer kernen. Meestal ontkiemt de zygote niet onmiddellijk, maar na een rustperiode. Paddenstoelen kunnen dus ook ongunstige omgevingsomstandigheden overleven.
Micromyceten in de natuur
Het belang van microscopisch kleine schimmels in de natuur is enorm. Ze nemen deel aan de cyclus van stoffen en ontbinden organische resten samen met bacteriën.
Bodemschimmels zijn betrokken bij de vorming van de vruchtbare laag. In symbiose met algen in korstmossen zijn ze de eersten die arme gronden koloniseren en actief deelnemen aan de vernietiging van rotsen.
Het is vermeldenswaard een fenomeen als mycorrhiza - de cellen van een microscopische schimmel gaan een symbiotische relatie aan met planten. Tegelijkertijd voorzien planten de schimmel van organische voedingsstoffen en produceert de schimmel vitamines en stikstofhoudende stoffen die nodig zijn voor de groei en ontwikkeling van planten.
Microscopische schimmels zijn aanwezig in alle biocenoses en vervullen een belangrijke ecologische functie. Ze zijn een belangrijke afvalschakel in voedselketens en reguleren de overvloed aan andere organismen. In veel biogeocenosen is het aandeel schimmelbiomassa uit de biomassa van alle micro-organismen tot 90% en vergelijkbaar met de biomassa van de wortels van hogere planten.
Het is onmogelijk om de rol van microscopisch kleine pathogene schimmels in de natuur niet op te merken. Ze reguleren het aantal andere organismen en nemen deel aan de veranderingen van biocenoses op de planeet.
Micromyceten en de mens
In hun activiteiten heeft een persoon gebruik gemaakt vanenkele inferieure paddenstoelen.
Microscopische schimmels, witte schimmel en aspergillus, alle soorten gist worden gebruikt in de bakkerij-, zuivel-, brouwerij-, wijn- en alcoholindustrie.
In de farmaceutische industrie worden micromyceten veel gebruikt om antibiotica, vitamines, hormonen, enzymen en fysiologisch actieve stoffen te produceren.
Veel micromyceten vernietigen papier en celluloseproducten, bederven oliën en aardolieproducten, beschadigen optica en kunstwerken.
Schimmels en gisten zijn de belangrijkste boosdoeners van voedselbederf. Ze zijn ook houtvernietigend en beschadigen hout.
Microscopische pathogene schimmels veroorzaken ziekten bij gewassen, huisdieren en mensen. Vanwege hun vermogen om gifstoffen te produceren, veroorzaken paddenstoelen vaak vergiftiging.
Mycotoxinen
Gevaarlijke biologische stoffen gesynthetiseerd door microscopisch kleine schimmels zijn metabolieten (afvalproducten) met een grote verscheidenheid aan chemische structuren en effecten op het menselijk lichaam.
Tegenwoordig zijn er meer dan 250 soorten micromyceten bekend. Ze synthetiseren ongeveer 100 toxines en allergenen. Microscopisch kleine schimmels van verschillende soorten kunnen hetzelfde toxine synthetiseren. En de vergiften zelf hebben meestal een cumulatief (cumulatief) effect op het menselijk lichaam, namelijk:
- Yaflatoxines - hebben een hepatotoxisch, mutageen, immunosuppressief effect op het menselijk lichaam.
- Trichothecenen zijn neurotoxinen die het immuunsysteem onderdrukken,veroorzaken verschillende dermatitis.
- Ochratoxines - tasten voornamelijk de tubuli van de nefronen van de nieren aan.
- Patulines zijn neurotoxinen en mutagenen.
In geval van vergiftiging met micromycete-toxines, moet eerst de maag worden gewassen.
Parasitaire micromyceten
Deze groep omvat een groot aantal schimmels die verschillende pathologieën veroorzaken bij mensen, planten, dieren, vissen. Pathologieën van de huid worden dermatomycose genoemd en pathologieën van organen worden mycosen genoemd.
De meest voorkomende menselijke ziekten veroorzaakt door parasitaire schimmels zijn:
- Dermatophytosis (schurft of ringworm), die zich manifesteert als rode, jeukende plekken op de huid en vernietiging van haarzakjes.
- Candidiasis (spruw) wordt veroorzaakt door vertegenwoordigers van het geslacht Candida, die facultatief pathogeen zijn en deel uitmaken van de normale microflora van de mondholte, het genitaal kanaal en de dikke darm.
- Onychomycose (nagelschimmel) wordt veroorzaakt door verschillende schimmels die de subunguale ruimte aantasten.
- Sporotrichose - parasitaire schimmels vernietigen onderhuids weefsel, slijmvliezen, inwendige organen.
- Zwart-witte piedra is een ziekte die de haarzakjes van de snor en wenkbrauwen aantast. De veroorzaker is een schimmel van het geslacht Piedraia.
En dit is geen volledige lijst van ziekten veroorzaakt door micromyceten. Tegelijkertijd zijn de manieren waarop de schimmel het lichaam binnenkomt divers (lucht, water, contacten) en is hun weerstand tegen verschillende media vrij hoog.
De meest bekende micromyceten
Microscopische schimmels omvatten Mucor, Penicillium en Yeast.
Paddestoelen van het geslacht Mucor zijn 60 soorten paddenstoelen die we witte schimmel noemen. Ze vormen kolonies van witte en grijze kleur, die zwart worden naarmate de sporen rijpen. Mucor-mycelium is eencellig, de celwand bevat het stikstofhoudende koolhydraat chitosan, dat allergene eigenschappen heeft. Onder hen zijn er parasieten, maar er zijn er ook die actief worden gebruikt bij de vervaardiging van antibiotica. Paddenstoel Mukor Chinees - de basis van de zuurdesem "ragi" op basis van soja en granen.
Penicillium (Penicillium) is een geslacht van microscopisch kleine schimmels die overal voorkomen - in bodem, water, zeeën, lucht, kamers, op alle oppervlakken. Vormt groenachtige kolonies. Penicillium gouden of groene borstelvorm is de meest voorkomende vertegenwoordiger van het geslacht en de bron van penicilline. Deze paddenstoelen hebben vertakt meercellig mycelium.
Gist is een groep van diverse eencellige schimmels uit verschillende klassen (1500 soorten uit de klasse Ascomycetes en Basidomycetes). Deze schimmels vormen geen mycelium en hun cellen zijn tot 40 micron groot. Ze worden gecombineerd tot een algemene groep voor de eigenaardigheden van het metabolisme - ze krijgen allemaal energie tijdens de fermentatie (een redoxproces, waardoor koolhydraten uiteenvallen en alcoholen de afbraakproducten zijn). Brood maken, wijn maken, brouwen en kvas brouwen is geen volledige lijst van industrieën waar een persoon deze paddenstoelen gebruikt. En tegelijkertijd is dit een van de belangrijkste factoren van voedselbederf, en sommigeparasieten die ziekten bij mensen veroorzaken (candidiasis, cryptokokkose, pityriasis, folliculitis, seborrheic dermatitis).
Jachtneigingen
Hoe vreemd het ook mag lijken, er zijn actieve "roofdieren" onder de microscopisch kleine schimmels.
Zo creëert de schimmel Arthrobotrys oligospora een netwerk met zijn hyfen, waarvan de wanden zijn bedekt met een kleverige substantie. De slachtoffers van de schimmel zijn rondwormen (nematoden) die in de bodem leven. De worm die aan de hyfen vastzit, wordt de kans ontnomen om zichzelf te bevrijden, en de hyfen groeien snel in zijn lichaam. Het a altje wordt voedsel en na 24 uur blijft alleen de schaal over.
Een andere schimmel, Dactylaria Candida, vormt een lasso-achtige vangring van hyfen. Het a altje komt erin en de ring sluit zich. De epiloog van het drama is hetzelfde als de vorige versie.
Deze kenmerken van bodemmicromyceten zijn lang door biologen bestudeerd voor gebruik in de vorm van biologische bescherming van gewassen.
Milieu-bio-indicatoren
Recente studies door biologen hebben aangetoond dat microscopisch kleine schimmels het vermogen hebben om hun aantal en samenstelling te veranderen, afhankelijk van de staat van hun leefgebied.
Normaal gesproken is het aantal bodemmicromyceten ongeveer 10 ton per hectare, en tegelijkertijd is het divers. In de studie van met olie en olieproducten verontreinigde bodems hebben ecologen ontdekt dat bij hoge doses gifstoffen het aantal en de soortensamenstelling van bodemmicroscopische schimmels drastisch verandert. In dit geval neemt de soortendiversiteit sterk af, micromyceten met snelle groei beginnen te overheersen, wat niet typisch is voor dergelijke bodems. Daarnaast,veel van deze schimmels zijn fytopathogeen - ze produceren biologisch actieve stoffen die intracellulaire processen in plantenorganismen verstoren, wat leidt tot remming van hun vitale activiteit en dood.
Zo kunnen het aantal en de soortensamenstelling van microscopisch kleine schimmels betrouwbare indicatoren zijn voor bodemverontreiniging met olie en zijn derivaten.
Samenvatten
Duizenden jaren lang werd het verwijderen van vet van de huid beschouwd als het meest tijdrovende proces in de leerindustrie. Het proces was lang en rommelig, waarbij duivenpoep en hondenpoep werden gebruikt. Tegenwoordig heeft proteïnase, een enzym dat is afgeleid van Aspergillus-paddenstoelen, dit proces verkort tot 24 uur en de huid ook zachter en gemakkelijker te kleuren gemaakt.
Dit is slechts één voorbeeld van hoe nuttig microscopisch kleine organismen kunnen zijn. Ondanks de ontwikkeling van de biologie blijven veel kenmerken van de vitale activiteit van deze organismen nog steeds een mysterie.
Elk jaar beschrijven taxonomen meer dan duizend nieuwe soorten microscopisch kleine schimmels. De rol van bodemmicromyceten blijft de meest onontgonnen tak van zowel bio-ecologie als biogeografie. En dit is voornamelijk te wijten aan de moeilijkheden om dergelijke organismen in hun natuurlijke habitat te observeren.
Een nieuwe sectie in de mycologie - de doctrine van schimmeltoxines - geeft ons vandaag al hoop op overwinning op kanker. Chaga-schimmeltoxine verhoogt bijvoorbeeld de weerstand van het lichaam tegen de ontwikkeling van kankercellen aanzienlijk. En psilocycine geeft goede voorwaarden voor:behandeling van zenuwaandoeningen. Zelfs het bestudeerde penicillium blijft microbiologen verbazen - recentelijk zijn wetenschappers erin geslaagd om er stoffen uit te isoleren die chemisch vergelijkbaar zijn met de hormonen liberines.
Paddestoelen zullen niet opzij staan bij de ontwikkeling van nieuwe biologische middelen om gewassen van landbouwgewassen te beschermen, en bij de ontwikkeling van nieuwe "groene" manieren om afval op te ruimen.
