یکی از سه پادشاهی یوکاریوت ها (ابر دامنه که شامل موجوداتی با هسته جداگانه در سلول ها می شود) - قارچ ها. آنها در مرز بین گیاهان و حیوانات قرار دارند. امروزه حدود 100 هزار گونه وجود دارد که بیشتر آنها قارچ های میکروسکوپی هستند. این مقاله در مورد ویژگی های ساختار و تولید مثل آنها، اهمیت در طبیعت و فعالیت های اقتصادی انسان می گوید.
تقریباً گیاهان و نه کاملاً حیوانات
Kingdom Mycota شامل موجودات تک سلولی و چند سلولی با یک سازمان بسیار عجیب و غریب است. آنها هم با حیوانات و هم با گیاهان شباهت دارند، به شرح زیر:
- دیواره سلولی دارند، اما نه از سلولز، مانند گیاهان، بلکه از کیتین، مانند حیوانات.
- در سلول های قارچ ها واکوئل های پر از شیره سلولی وجود دارد. اما نه نشاسته (در گیاهان)، بلکه گلیکوژن (در حیوانات).
- قارچ ها قادر به حرکت فعال نیستند. آنها سبک زندگی وابسته ای دارند.
- قارچ- هتروتروف ها، کلروفیل ندارند و قادر به فتوسنتز نیستند. بنابراین، آنها از مواد آلی آماده موجودات مرده (ساپروتروف) یا موجودات زنده (انگل) تغذیه می کنند.
- برخلاف جانوران و گیاهان، سلول های قارچ عملاً به بافت ها و بافت ها به اندام ها تمایز نمی یابند.
موجودات مرموز شیطان
این دقیقا همان چیزی است که قارچ در قرون وسطی مورد توجه قرار می گرفت. یکی از طبیعت‌شناسان فرانسوی، ونیان، در سال 1727 نوشت که قارچ‌ها برای بر هم زدن هماهنگی همه موجودات زنده وجود دارند.
مسأله منشا قارچ امروزه همچنان باز است. اگرچه در قرن هجدهم، گیاه شناس برجسته کارل لینه، این موجودات را به پادشاهی هتل نسبت داد. قارچ‌هایی که در طلوع حیات روی این سیاره (حدود یک میلیارد سال پیش) به وجود آمدند، منتظر سرنخ‌هایی از منشأ خود از سوی زیست‌شناسان، بیوشیمی‌دانان، ژنتیک‌دانان و طبقه‌شناسان هستند.
سیستماتیک قارچ
همه قارچ ها به 4 کلاس تقسیم می شوند (قارچ های پایینی - Oomycetes و Zygomycetes، بالاتر - Ascomycetes و Basidomycetes). ملاک اصلی جداسازی وجود یا عدم وجود تاژک در گامت ها و نوع تولید مثل جنسی است. علاوه بر این، در قارچ های پایین تر، میسلیوم شبیه یک سلول چند هسته ای است، در حالی که در قارچ های بالاتر، میسلیوم دارای سپتوم های بین سلولی است.
اکثر قارچ ها از نظر اندازه میکروسکوپی هستند. اغلب، میسلیوم آنها بدون بزرگنمایی قابل مشاهده نیست یا به صورت رشته های نازک قابل مشاهده است. حضور قارچ های میکروسکوپی با نتایج فعالیت حیاتی آنها - تخریب بافت های گیاهی، حیوانی یا مواد نشان داده می شود. اصلاگروه کوچکی از قارچ ها می توانند بدن های بارده را تشکیل دهند - خوشه های متراکم از میسلیوم.
ساختار قارچ های میکروسکوپی
میکرومایست ها اجسام میوه ای تشکیل نمی دهند، می توانند تک سلولی و چند سلولی باشند. بر این اساس، مورفولوژی قارچ های میکروسکوپی کاملاً متنوع است.
بدن قارچ های چند سلولی توسط سلول هایی که به طور متوالی قرار گرفته اند تشکیل می شود که هیف ها (نخ ها) به ضخامت 0.15 تا 1 میکرون را می سازند. هیف ها به صورت آپیکال (اپیکال) رشد می کنند و ممکن است ساختاری منشعب داشته باشند. به مجموعه هیف های قارچی میسلیوم یا میسلیوم می گویند.
هیف های قارچ خیلی سریع رشد می کنند. در برخی از نمونه‌ها، میسلیوم می‌تواند تنها در یک روز ده‌ها متر رشد کند.
قارچ های تک سلولی (مثلاً مخمر) یک سلولی هستند، میسلیوم تشکیل نمی دهند. دارای یک هسته، واکوئل با مواد آلی و معدنی، میتوکندری است.
ویژگی های تغذیه و زندگی
میکروبیولوژی قارچ های میکروسکوپی ویژگی های خاص خود را دارد. سلول های هیف روی غشای سیتوپلاسمی حاوی غشایی است که از پلی ساکارید کیتین تشکیل شده است. سیتوپلاسم سلول حاوی هسته (یک یا چند) و اندامک است.
قارچ مواد مغذی را از طریق کل سطح میسلیوم جذب می کند، که به کل بستر (میسلیوم بستر) نفوذ می کند یا در سطح آن (میسلیوم سطحی) قرار دارد.
غذا برای قارچ ترکیبات آلی هستند - شکر، الکل های پلی هیدریک، چربی ها، پروتئین ها. در عین حال، آنزیمی غنی و متنوعاین دستگاه به شما اجازه می دهد تا از کل بستر برای ساختن بدن قارچ های میکروسکوپی استفاده کنید.
میکروبیولوژی قارچ هایی را که با انواع تغذیه ساپروتروف (تغذیه از مواد آلی مرده) و انگلی (تغذیه از مواد آلی زنده) مشخص می شوند، متمایز می کند. علاوه بر این، قارچ ها می توانند با گیاهان وارد روابط همزیستی شوند. بنابراین، هیف های قارچ ها و جلبک ها ارگانیسم های همزیست - گلسنگ ها را تشکیل می دهند.
قارچ های بیماری زا میکروسکوپی می توانند در حیوانات و گیاهان ایجاد شوند و باعث بیماری هایی به نام مایکوز شوند.
ویژگی های تولید مثل
میکرومایست ها با سه نوع تولید مثل مشخص می شوند: رویشی، غیرجنسی و جنسی.
تکثیر رویشی قارچ های میکروسکوپی توسط ذرات میسلیوم انجام می شود. به عنوان مثال، یک تکه هیفا باعث ایجاد میسلیوم جدیدی از قارچ می شود.
تکثیر غیرجنسی با کمک هاگ ها انجام می شود - ابتدایی های میکروسکوپی که در اسپورانژیا (بخش های تخصصی میسلیوم) تشکیل می شوند. عملکرد اصلی هاگ ها زنده ماندن در شرایط نامطلوب است. و برای تعدادی از قارچ‌های میکروسکوپی که سبک زندگی انگلی دارند، هاگ‌ها برای آلوده کردن ارگانیسم میزبان عمل می‌کنند.
اشکال فرآیند جنسی در قارچ ها متنوع است و به سه گروه تقسیم می شود:
- Gametogamy نوعی تولید مثل جنسی با تشکیل سلول‌های زایا (گامت) است.
- Somatogamy ادغام سلول های رویشی میسلیوم یا قارچ های تک سلولی است.
- Gametangiogamy نوعی تولید مثل جنسی است که در آن ساختارهایی که گامت‌ها هنوزمتمایز شده.
در ادغام گامت ها (لقاح)، قارچ ها یک زیگوت با یک یا چند هسته تشکیل می دهند. اغلب، زیگوت بلافاصله جوانه نمی زند، اما پس از یک دوره خواب. بنابراین قارچ ها همچنین می توانند در شرایط نامساعد محیطی زنده بمانند.
Micromycetes در طبیعت
اهمیت قارچ های میکروسکوپی در طبیعت بسیار زیاد است. آنها در چرخه مواد شرکت می کنند و بقایای آلی را همراه با باکتری ها تجزیه می کنند.
قارچ های خاک در تشکیل لایه حاصلخیز نقش دارند. در همزیستی با جلبک ها در گلسنگ ها، آنها اولین کسانی هستند که خاک های فقیر را مستعمره کرده و در تخریب سنگ ها مشارکت فعال دارند.
شایان ذکر است پدیده ای مانند میکوریزا - سلول های یک قارچ میکروسکوپی وارد یک رابطه همزیستی با گیاهان می شوند. در عین حال، گیاهان مواد مغذی آلی را برای قارچ فراهم می کنند و قارچ ویتامین ها و مواد حاوی نیتروژن لازم برای رشد و نمو گیاهان را تولید می کند..
قارچ های میکروسکوپی در همه بیوسنوزها وجود دارند و عملکرد اکولوژیکی مهمی را انجام می دهند. آنها یک حلقه ریزه مهم در زنجیره های غذایی و تنظیم کننده فراوانی موجودات دیگر هستند. در بسیاری از بیوژئوسنوزها، نسبت زیست توده قارچی حاصل از زیست توده همه میکروارگانیسم ها تا 90 درصد است و با زیست توده ریشه گیاهان عالی قابل مقایسه است.
نمی توان به نقش قارچ های بیماری زا میکروسکوپی در طبیعت توجه نکرد. آنها تعداد موجودات دیگر را تنظیم می کنند و در تغییرات بیوسنوزهای روی سیاره شرکت می کنند.
Micromycetes و انسان
در فعالیت های خود یک فرد استفاده کرده استچند قارچ ضعیف.
قارچ های میکروسکوپی، کپک سفید و آسپرژیلوس، انواع مخمرها در صنایع نانوایی، لبنیات، آبجوسازی، شراب سازی و الکل استفاده می شود.
در صنعت داروسازی، میکرومیست ها به طور گسترده ای برای تولید آنتی بیوتیک ها، ویتامین ها، هورمون ها، آنزیم ها و مواد فعال فیزیولوژیکی استفاده می شوند.
بسیاری از میکرومایست ها کاغذ و محصولات سلولزی را از بین می برند، روغن ها و فرآورده های نفتی را خراب می کنند، به اپتیک و آثار هنری آسیب می رسانند.
کپک ها و مخمرها عامل اصلی فساد مواد غذایی هستند. آنها همچنین چوب را از بین می برند - به چوب آسیب می رسانند.
قارچ های بیماری زا میکروسکوپی باعث ایجاد بیماری در محصولات کشاورزی، حیوانات اهلی و انسان می شوند. قارچ ها به دلیل توانایی تولید سموم، اغلب باعث مسمومیت می شوند.
مایکوتوکسین
مواد بیولوژیکی خطرناک سنتز شده توسط قارچ‌های میکروسکوپی متابولیت‌ها (محصولات زائد) با طیف گسترده‌ای از ساختارهای شیمیایی و اثرات بر بدن انسان هستند.
امروزه بیش از ۲۵۰ گونه میکرومیست شناخته شده است. آنها حدود 100 ماده سمی و آلرژن را سنتز می کنند. قارچ های میکروسکوپی گونه های مختلف می توانند سم مشابهی را سنتز کنند. و خود سموم اغلب تأثیر تجمعی (انباشتگی) بر بدن انسان دارند، یعنی:
- Yaflatoxins - یک اثر کبدی، جهش زا و سرکوب کننده سیستم ایمنی بر بدن انسان دارند.
- تریکوتسن ها نوروتوکسین هایی هستند که سیستم ایمنی را کاهش می دهند.باعث درماتیت های مختلف می شود.
- Ochratoxins - در درجه اول بر لوله های نفرون کلیه ها تأثیر می گذارد.
- پاتولین ها نوروتوکسین و جهش زا هستند.
در صورت مسمومیت با سموم میکرومایست ابتدا معده شسته شود.
میکرومایست های انگلی
این گروه شامل تعداد زیادی قارچ است که باعث آسیب شناسی های مختلف در افراد، گیاهان، حیوانات، ماهی ها می شود. پاتولوژی های پوست درماتومایکوزیس و آسیب شناسی اندام ها مایکوز نامیده می شوند.
شایع ترین بیماری های انسانی ناشی از قارچ های انگلی عبارتند از:
- درماتوفیتوز (اسکاب یا کرم حلقوی) که به صورت لکه های قرمز و خارش دار روی پوست و تخریب فولیکول های مو ظاهر می شود.
- Candidiasis (برفک دهان) توسط نمایندگانی از جنس Candida ایجاد می شود که از نظر اختیاری بیماری زا هستند و بخشی از میکرو فلور طبیعی حفره دهان، دستگاه تناسلی و روده بزرگ هستند.
- Onychomycosis (قارچ ناخن) توسط قارچ های مختلفی ایجاد می شود که فضای زیر قارچی را تحت تأثیر قرار می دهد.
- اسپوروتریکوز - قارچ های انگلی بافت زیر جلدی، غشاهای مخاطی، اندام های داخلی را تخریب می کنند.
- پیدرای سیاه و سفید بیماری است که فولیکول های موی سبیل و ابرو را درگیر می کند. عامل بیماری قارچی از جنس Piedraia است.
و این لیست کاملی از بیماری های ناشی از میکرومیست ها نیست. در عین حال، راه های ورود قارچ به بدن متنوع است (هوا، آب، تماس) و مقاومت آنها در برابر رسانه های مختلف بسیار بالا است.
معروف ترین میکرومایست ها
قارچ‌های میکروسکوپی شامل موکور، پنی سیلیوم و مخمر هستند.
قارچ از جنس Mucor 60 گونه قارچ هستند که ما آنها را کپک سفید می نامیم. آنها کلنی هایی به رنگ سفید و خاکستری تشکیل می دهند که با بالغ شدن هاگ ها سیاه می شوند. میسلیوم موکور تک سلولی است، دیواره سلولی حاوی کیتوزان کربوهیدرات حاوی نیتروژن است که ویژگی های حساسیت زا دارد. در میان آنها انگل وجود دارد، اما مواردی نیز وجود دارد که به طور فعال در ساخت آنتی بیوتیک ها استفاده می شود. قارچ موکور چینی - اساس خمیر ترش "راگی" بر پایه سویا و غلات.
پنی سیلیوم (Penicillium) سرده ای از قارچ های میکروسکوپی است که در همه جا - در خاک، آب، دریاها، هوا، اتاق ها و در تمام سطوح رایج است. مستعمرات مایل به سبز تشکیل می دهد. قالب پنی سیلیوم طلایی یا سبز برس رایج ترین نماینده این جنس و منبع پنی سیلین است. این قارچ ها دارای میسلیوم چند سلولی منشعب هستند.
مخمر گروهی از قارچ های تک سلولی متنوع از طبقات مختلف (1500 گونه از کلاس Ascomycetes و Basidomycetes) است. این قارچ ها میسلیوم نمی سازند و اندازه سلول های آنها تا 40 میکرون می رسد. آنها برای ویژگی های متابولیسم در یک گروه کلی ترکیب می شوند - همه آنها در طول تخمیر انرژی دریافت می کنند (یک فرآیند ردوکس که در نتیجه آن کربوهیدرات ها تجزیه می شوند و الکل ها محصولات تجزیه هستند). نان‌سازی، شراب‌سازی، آبجوسازی و دم‌سازی کواس فهرست کاملی از صنایعی نیست که فرد از این قارچ‌ها استفاده می‌کند. و در عین حال این یکی از عوامل اصلی فساد مواد غذایی است و برخیانگل هایی که باعث بیماری در انسان می شوند (کاندیدیاز، کریپتوکوکوز، پیتریازیس، فولیکولیت، درماتیت سبورئیک).
گرایش های شکار
هرچقدر که ممکن است عجیب به نظر برسد، "شکارچیان" فعال در میان قارچ های میکروسکوپی وجود دارند.
بنابراین قارچ Arthrobotrys oligospora با هیف های خود شبکه ای ایجاد می کند که دیواره های آن با ماده ای چسبنده پوشیده شده است. قربانیان این قارچ کرم های گرد (نماتد) هستند که در خاک زندگی می کنند. کرم چسبیده به هیف ها از فرصت آزادسازی خود محروم می شود و هیف ها به سرعت در بدنش رشد می کنند. نماتد تبدیل به غذا می شود و پس از 24 ساعت فقط پوسته آن باقی می ماند.
قارچ دیگر، Dactylaria Candida، حلقه‌ای شبیه کمند را از هیف‌ها تشکیل می‌دهد. نماتد وارد آن می شود و حلقه بسته می شود. پایان درام مانند نسخه قبلی است.
این ویژگی‌های میکرومایست‌های خاک مدت‌هاست که توسط زیست‌شناسان برای استفاده در قالب حفاظت بیولوژیکی از محصولات مورد مطالعه قرار گرفته است.
زیست شاخص های زیست محیطی
مطالعات اخیر توسط زیست شناسان ثابت کرده است که قارچ های میکروسکوپی توانایی تغییر تعداد و ترکیب خود را بسته به وضعیت زیستگاه خود دارند.
به طور معمول تعداد میکرومیست های خاک حدود 10 تن در هکتار است و در عین حال متنوع است. در مطالعه خاک های آلوده به نفت و فرآورده های آن، بوم شناسان دریافتند که در دوزهای بالای سموم، تعداد و ترکیب گونه ای قارچ های میکروسکوپی خاک به طور چشمگیری تغییر می کند. در این مورد، تنوع گونه ها به شدت کاهش می یابد، میکرومیست ها با رشد سریع شروع به غلبه می کنند، که در چنین خاک هایی معمول نیست. بعلاوه،بسیاری از این قارچ ها بیماری زا گیاهی هستند - آنها مواد فعال بیولوژیکی تولید می کنند که فرآیندهای درون سلولی موجودات گیاهی را مختل می کند، که منجر به مهار فعالیت حیاتی و مرگ آنها می شود.
بنابراین، تعداد و ترکیب گونه‌ای قارچ‌های میکروسکوپی می‌تواند شاخص‌های قابل اعتمادی برای آلودگی خاک به نفت و مشتقات آن باشد.
خلاصه
برای هزاران سال، حذف چربی از پوست زمان‌برترین فرآیند در صنعت چرم تلقی می‌شد. این فرآیند طولانی و نامرتب بود، با استفاده از فضولات کبوتر و مدفوع سگ. امروزه پروتئیناز، آنزیمی که از قارچ آسپرژیلوس به دست می‌آید، این فرآیند را به 24 ساعت کوتاه کرده و همچنین پوست را نرم‌تر و رنگ‌آمیزی می‌کند.
این فقط یک نمونه از این است که موجودات میکروسکوپی چقدر می توانند مفید باشند. علیرغم توسعه زیست شناسی، بسیاری از ویژگی های فعالیت حیاتی این موجودات هنوز یک راز باقی مانده است.
هر ساله تاکسونومیست ها بیش از هزار گونه جدید از قارچ های میکروسکوپی را توصیف می کنند. نقش میکرومایست‌های خاک همچنان ناشناخته‌ترین شاخه بیواکولوژی و جغرافیای زیستی است. و این در درجه اول به دلیل مشکلات مشاهده چنین موجوداتی در زیستگاه طبیعی آنها است.
بخش جدیدی در قارچ شناسی - دکترین سموم قارچی - امروز به ما امید پیروزی بر سرطان را می دهد. به عنوان مثال، سم قارچ چاگا مقاومت بدن را در برابر رشد سلول های سرطانی بسیار افزایش می دهد. و سیلوسایسین پیش نیازهای خوبی برایدرمان اختلالات عصبی حتی پنی سیلیوم مورد مطالعه همچنان میکروبیولوژیست ها را شگفت زده می کند - اخیراً دانشمندان موفق شدند موادی را از آن جدا کنند که از نظر شیمیایی شبیه به هورمون های لیبرین هستند.
قارچ ها در توسعه ابزارهای بیولوژیکی جدید برای حفاظت از محصولات کشاورزی و در توسعه روش های جدید "سبز" دفع زباله کنار نمی روند.
