Одне з трьох царств еукаріотів (наддомена, в який входять організми з відокремленим ядром в клітинах) – гриби. Вони знаходяться на межі між рослинами і тваринами. Сьогодні їх налічується близько 100 тисяч видів, більша частина з яких – мікроскопічні гриби. Про особливості їх будови та розмноження, значення в природі і господарській діяльності людини розповідає ця стаття.
Майже рослини і не тварини
Царства Mycota включає як одноклітинні, так і багатоклітинні організми з досить своєрідною організацією. Вони мають риси подібності як з тваринами, так і з рослинами, а саме:
- У них є клітинна стінка, але не з целюлози, як у рослин, а з хітину, як у тварин.
- В клітинах грибів є вакуолі, заповнені клітинним соком. Але не крохмалем (у рослин), а глікогеном (у тварин).
- Гриби не здатні до активного руху. Вони ведуть прикріплений спосіб життя.
- Гриби – гетеротрофи, у них немає хлорофілу і вони не здатні до фотосинтезу. Тому живляться готовими органічними речовинами відмерлих організмів (сапротрофы) або живих організмів (паразити).
- На відміну від тварин, і від рослин у грибів клітини практично не диференційовані на тканині, а тканини на органи.
Загадкові породження диявола
Саме такими вважали гриби в Середньовіччі. Один з французьких натуралістів – Веньян, в 1727 році написав, що гриби існують для того, щоб порушувати гармонію всього живого.
Питання з походженням грибів і сьогодні залишається відкритим. Хоча ще в 18-му столітті видатний ботанік Карл Лінней відніс ці організми до готельного царства. Гриби, які виникли на зорі зародження життя на планеті (близько мільярда років тому), чекають розгадки свого походження від біологів, біохіміків, генетиків і систематиків.
Систематика грибів
Усі гриби поділяють на 4 класи (нижчі гриби – Оомицеты і Зигомицеты, вищі – Аскоміцети і Базидомицеты). Головним критерієм поділу є наявність або відсутність джгутиків у гамет і типу статевого розмноження. Крім того, у нижчих грибів грибниця схожа на одну многоядерную клітку, а у вищих – міцелій має міжклітинні перегородки.
Більшість грибів мають мікроскопічні розміри. Найчастіше їх грибниці не видно без збільшення або помітні у вигляді тонких ниток. Про присутність мікроскопічних грибів говорять результати їх життєдіяльності – руйнування рослинних, тваринних тканин або матеріалів. Зовсім невелика група грибів може утворювати плодові тіла – щільні скупчення міцелію.
Будова мікроскопічних грибів
Мікроміцети не утворюють плодових тіл, можуть бути одноклітинні і багатоклітинні. Відповідно, і морфологія мікроскопічних грибів досить різноманітна.
Тіло багатоклітинних грибів утворюють послідовно розміщені клітини, які утворюють гіфи (нитки) товщиною від 0,15 до 1 мкм. Гіфи ростуть апікально (верхівкою) і можуть мати розгалужену структуру. Вся сукупність гіфів гриба називається міцелій або грибниця.
Гіфи грибів дуже швидко ростуть. У деяких екземплярів всього за добу грибниця може виростати на десятки метрів.
Одноклітинні гриби (наприклад, Дріжджі) являють собою одну клітку, міцелію не утворюють. У ній є ядро, вакуолі з органічними і неорганічними речовинами, мітохондрії.
Особливості живлення і життєдіяльності
Мікробіологія мікроскопічних грибів має свої особливості. Клітини гіф поверх цитоплазматичної мембрани містять оболонку, яка складається з полісахариду хітину. У цитоплазмі клітини знаходиться ядро (одне або кілька) і органели.
Поживні речовини гриби всмоктують всією поверхнею міцелію, який пронизує весь субстрат (субстратний міцелій) або знаходиться на його поверхні (поверхневий міцелій).
Їжею для гриба є органічні сполуки – цукор, багатоатомні спирти, жири, білки. При цьому багатий і різноманітний ферментативний апарат дозволяє в повному обсязі використовувати весь субстрат для побудови тіла мікроскопічних грибів.
Мікробіологія виділяє гриби, яким притаманний сапротрофный (живляться мертвою органікою) і паразитичний (харчуються живою органікою) типи живлення. Крім того, гриби можуть вступати у симбіотичні відношення з рослинами. Так, гіфи грибів і водорості утворюють симбіотичні організми – лишайники.
Мікроскопічні патогенні гриби можуть розвиватися в тваринних і рослинних організмах і викликати захворювання, звані мікозами.
Особливості розмноження
Для мікроміцетів характерно три типи розмноження: вегетативне, безстатеве і статеве.
Вегетативне розмноження мікроскопічних грибів здійснюється частинками грибниці. Наприклад, шматочок гіфи дає початок новому міцелію гриба.
Безстатеве розмноження здійснюється за допомогою спор – мікроскопічних зародків, які утворюються в спорангиях (спеціалізованих частинах міцелію). Головна функція спор – виживання в несприятливих умовах. А для ряду мікроскопічних грибів, які ведуть паразитичний спосіб життя, суперечки служать для зараження організму господаря.
Форми статевого процесу у грибів різноманітні і поділяються на три групи:
- Гаметогамия – тип статевого розмноження з утворенням статевих клітин (гамет).
- Соматогамия – злиття вегетативних клітин грибниці або одноклітинних грибів.
- Гаметангиогамия – тип статевого розмноження, коли зливаються структури, в яких гамети ще не диференційовані.
При злитті гамет (заплідненні) у грибів утворюється зигота з одним або декількома ядрами. Найчастіше зигота проростає не відразу, а після періоду спокою. Так гриби теж можуть пережити несприятливі умови середовища.
Мікроміцети у природі
Значення мікроскопічних грибів у природі величезне. Вони беруть участь в круговороті речовин, розкладаючи органічні рештки поряд з бактеріями.
Ґрунтові гриби беруть участь в утворенні родючого шару. У симбіозі з водоростями в складі лишайників вони першими заселяють бідні грунти і беруть активну участь у руйнуванні гірських порід.
Варто відзначити таке явище, як мікориза – клітини мікроскопічного гриба вступають у симбіотичні відношення з рослинами. При цьому рослини дають грибу органічні поживні речовини, а гриб продукує необхідні для росту і розвитку рослин вітаміни і азотовмісні речовини.
Мікроскопічні гриби присутні у всіх біоценозах й виконують важливу екологічну функцію. Вони є важливим детритным ланкою харчових ланцюжків і регуляторами чисельності інших організмів. У багатьох біогеоценозах частка біомаси грибів від біомаси всіх мікроорганізмів становить до 90 % і порівнянна з біомасою коренів вищих рослин.
Не можна не відзначити і роль в природі мікроскопічних патогенних грибів. Вони регулюють чисельність інших організмів і беруть участь у змінах біоценозів на планеті.
Мікроміцети і людина
У своїй діяльності людина з давніх часів використовує деякі нижчі гриби.
У хлібопекарської, молочної, пивоварної, виноробної та спиртової промисловості використовуються цвілеві мікроскопічні гриби біла цвіль і аспергіл, всі види дріжджів.
У фармацевтичній промисловості широко використовуються мікроміцети для одержання антибіотиків, вітамінів, гормонів, ферментів і фізіологічно активних речовин.
Багато мікроміцети руйнують папір і продукти з целюлози, псують мастила і нафтові продукти, пошкоджують оптику і твори мистецтва.
Цвілеві та дріжджові гриби – головні винуватці псування продуктів харчування. Також вони дереворуйнівні – завдають шкоди деревині.
Мікроскопічні патогенні гриби викликають захворювання сільськогосподарських культур, тварин і людини. Завдяки здатності до токсинообразованию гриби часто стають причинами отруєнь.
Мікотоксини
Небезпечні біологічні речовини, які синтезують мікроскопічні гриби, які є метаболітами (продуктами життєдіяльності) з різним хімічним будовою та дією на організм людини.
Сьогодні відомо понад 250 видів мікроміцетів. Вони синтезують близько 100 токсинів і алергенів. Мікроскопічні гриби різних видів можуть синтезувати один і той же токсин. А самі отрути найчастіше володіють кумулятивним (накопичувальним) впливом на організм людини, а саме:
- Яфлатоксины – надають на організм людини гепатотоксична, мутагенна, імунодепресивну дію.
- Трихотецени – нейротоксини, що пригнічують імунну систему, викликають різні дерматити.
- Охратоксины – впливають в першу чергу на канальці нефронів нирок.
- Патулины – нейротоксини і мутагени.
При отруєннях токсинами микромицет в першу чергу слід промити шлунок.
Паразитичні мікроміцети
До цієї групи відноситься величезна кількість грибів, які викликають різноманітні патології у людей, рослин, тварин, риб. Патології шкірних покривів називаються дерматомікози, а органів – мікози.
Найпоширенішими хворобами людини, викликаними грибами-паразитами є:
- Дерматофітія (парша чи стригучий лишай), який проявляється червоними зудять плямами на шкірі і руйнуванням цибулин волосся.
- Кандидоз (молочниця) викликається представниками роду Candida, які є факультативно патогенними і входять до складу нормальної мікрофлори ротової порожнини, статевих шляхів і товстого кишечника.
- Оніхомікоз (грибок нігтів) викликають різні гриби, які вражають піднігтьовий простір.
- Споротрихоз – гриби-паразити руйнують підшкірну клітковину, слизові оболонки, внутрішні органи.
- Чорна і біла пьедра – захворювання, при якому уражаються волосяні цибулини вус і брів. Збудник – грибок роду Piedraia.
І це далеко не повний перелік захворювань, викликаних микромицетами. При цьому шляхи потрапляння в організм грибка різноманітні (повітря, вода, контакти), а стійкість їх до різних середовищ досить висока.
Найвідоміші мікроміцети
До мікроскопічних грибів відноситься Мукор, Пеницилл і Дріжджі.
Гриби роду Mucor – це 60 видів грибів, які ми називаємо білою пліснявою. Утворюють колонії білого і сірого кольору, які у міру дозрівання суперечка стають чорними. Міцелій у мукора одноклітинний, до складу клітинної стінки входить азотовмісний вуглевод хітозан, який володіє алергенними особливостями. Серед них є паразити, але є і ті, які активно використовуються у виготовленні антибіотиків. Гриб Мукор китайська – основа закваски «раги» на основі сої і злаків.
Пеницилл (Penicillium) – рід мікроскопічних грибів, які поширені всюди: у ґрунті, воді, морях, повітрі, приміщеннях, на всіх поверхнях. Утворює колонії зеленуватого кольору. Пеницилл золотистий або зелена кистевидная цвіль – найпоширеніший представник роду і джерело пеніциліну. Ці гриби мають розгалужений багатоклітинний міцелій.
Дріжджі – група різноманітних одноклітинних грибів із різних класів (1 500 видів з класу аскоміцетів і базидомицетов). Ці гриби не утворюють міцелію, а їх клітини мають розмір до 40 мкм. У загальну групу їх об’єднують за особливості метаболізму – всі вони отримують енергію під час бродіння (окислювально-відновного процесу, в результаті якого розкладаються вуглеводи, а продуктами розпаду є спирти). Хлібопечення, виноробство, пивоваріння і квасоварение – не повний перелік галузей, де людина використовує дані гриби. І в той же час – це один з головних факторів псування харчових продуктів, а деякі – паразити, що викликають захворювання у людини (кандидоз, криптококоз, питириаз, фолікуліт, себорейний дерматит).
«Мисливські» нахили
Як це ні дивно, але серед мікроскопічних грибів є активні «хижаки».
Так, гриб Arthrobotrys oligospora створює своїми гіфами мережа, стінки яких покриті липкою речовиною. Жертвами гриба є круглі черв’яки (нематоди), які живуть у ґрунті. Що прилип до гифам хробак позбавлений можливості звільнитися, а гіфи швидко проростають в його тіло. Нематода стає їжею і через 24 години від неї залишається лише оболонка.
Інший пліснявий гриб Dactylaria Candida утворює з гіф ловче кільце за типом ласо. Нематода потрапляє в нього і кільце замикається. Епілог драми такий же, як і в попередньому варіанті.
Ці особливості ґрунтових микромицет давно вивчаються біологами для використання у вигляді біологічного захисту сільськогосподарських культур.
Екологічні биоиндикаторы
Останні дослідження біологів довели, що мікроскопічні гриби володіють особливістю змінювати свою чисельність і склад залежно від стану середовища проживання.
У нормі чисельність ґрунтових мікроміцетів становить близько 10 тонн на гектар, і при цьому різноманітна. При дослідженні ґрунтів, забруднених нафтою та її продуктами, екологи встановили, що при високих дозах токсинів кількість і видовий склад ґрунтових мікроскопічних грибів різко змінюється. У такому разі видове різноманіття різко знижується, починають переважати мікроміцети з швидким зростанням, які в таких ґрунтах не характерні. Крім того, багато з цих грибів фитопатогенны – вони продукують біологічно активні речовини, які порушують внутрішньоклітинні процеси в рослинних організмах, що призводить до пригнічення їх життєдіяльності і загибелі.
Таким чином, показники чисельності та видового складу мікроскопічних грибів можуть бути достовірними індикаторами забруднення ґрунтів нафтою і її похідними.
Підіб’ємо підсумок
Протягом тисячоліть видалення жиру з шкіри вважалося найбільш трудомістким процесом у шкіряній промисловості. Процес був довгим і брудним – використовували голубиний послід і екскременти собак. Сьогодні протеїназ – фермент, який добувають з грибів Aspergillus, скоротила цей процес до 24 годин, крім того, зробила шкіру більш м’якою та легкою у фарбуванні.
Це тільки один приклад того, наскільки корисними можуть бути мікроскопічні організми. Незважаючи на розвиток біології, багато особливості життєдіяльності цих організмів ще залишаються таємницею.
Щорічно систематики описують більше тисячі нових видів мікроскопічних грибів. Роль грунтових микромицет залишається невивченою галуззю як біоекології, так і біогеографії. І пов’язано це в першу чергу з труднощами спостереження подібних організмів у природному середовищі існування.
Новий розділ в мікології – вчення про токсини грибів – вже сьогодні дає нам надію перемоги над раком. Наприклад, токсин гриба Чага багаторазово підвищує опірність організму до розвитку ракових клітин. А псилобицин дає хороші передумови в лікуванні нервових розладів. Навіть вивчений пеницилл продовжує дивувати мікробіологів – зовсім нещодавно вченим вдалося виділити з нього речовини, близькі за хімічним складом до гормонів либеринам.
Не залишаться осторонь гриби і при розробці нових біологічних засобів захисту посівів сільськогосподарських рослин, і в розробці нових «зелених» способів утилізації відходів.
