אחת משלוש הממלכות של האוקריוטים (תחום-על, הכולל אורגניזמים עם גרעין נפרד בתאים) - פטריות. הם נמצאים על הגבול בין צמחים ובעלי חיים. כיום ישנם כ-100 אלף מינים, רובם פטריות מיקרוסקופיות. מאמר זה מספר על תכונות המבנה והרבייה שלהם, החשיבות בטבע ובפעילות הכלכלית האנושית.
כמעט צמחים ולא ממש בעלי חיים
Kingdom Mycota כולל אורגניזמים חד-תאיים ורב-תאיים עם ארגון מאוד מוזר. הם חולקים קווי דמיון עם בעלי חיים וצמחים כאחד, כדלקמן:
- יש להם דופן תא, אבל לא מתאית, כמו בצמחים, אלא מכיטין, כמו בבעלי חיים.
- בתאי הפטריות יש ואקואולים מלאים במוהל תאים. אבל לא עמילן (בצמחים), אלא גליקוגן (בבעלי חיים).
- פטריות אינן מסוגלות לתנועה אקטיבית. הם מנהלים אורח חיים קשור.
- פטריות- הטרוטרופים, אין להם כלורופיל והם אינם מסוגלים לבצע פוטוסינתזה. לכן, הם ניזונים מחומרים אורגניים מוכנים של אורגניזמים מתים (ספרוטרופים) או אורגניזמים חיים (טפילים).
- בניגוד גם לבעלי חיים וגם לצמחים, תאי פטריות כמעט אינם מובחנים לרקמות, ורקמות לאיברים.
יצורים מסתוריים של השטן
זה בדיוק מה שפטריות נחשבו בימי הביניים. אחד מחוקרי הטבע הצרפתים, וניאן, כתב ב-1727 שפטריות קיימות כדי לשבש את ההרמוניה של כל היצורים החיים.
שאלת מקור הפטריות נותרה פתוחה היום. אמנם עוד במאה ה-18, הבוטנאי המצטיין קרל לינאוס ייחס את האורגניזמים הללו לממלכת המלונות. פטריות, שמקורן בשחר החיים על פני כדור הארץ (לפני כמיליארד שנים), ממתינות לרמזים למקורן מביולוגים, ביוכימאים, גנטיקאים וטקסונומים.
שיטתיות של פטריות
כל הפטריות מחולקות ל-4 מחלקות (פטריות תחתונות - Oomycetes ו- Zygomycetes, גבוהות יותר - Ascomycetes ו- Basidomycetes). הקריטריון העיקרי להפרדה הוא נוכחות או היעדר דגלים בגמטות וסוג הרבייה המינית. בנוסף, בפטריות נמוכות יותר, התפטיר נראה כמו תא רב-גרעיני אחד, בעוד שבפטריות גבוהות יותר, לתפטיר יש מחיצות בין-תאיות.
רוב הפטריות הן בגודל מיקרוסקופי. לרוב, התפטיר שלהם אינו נראה ללא הגדלה או נראה בצורה של חוטים דקים. נוכחותן של פטריות מיקרוסקופיות מסומנת על ידי תוצאות הפעילות החיונית שלהן - הרס של רקמות צמחים, בעלי חיים או חומרים. בכללקבוצה קטנה של פטריות יכולה ליצור גופי פרי - אשכולות צפופים של תפטיר.
מבנה של פטריות מיקרוסקופיות
Micromycetes אינם יוצרים גופי פרי, הם יכולים להיות חד-תאיים ורב-תאיים. בהתאם לכך, המורפולוגיה של פטריות מיקרוסקופיות מגוונת למדי.
גוף הפטריות הרב-תאיות נוצר על ידי תאים הממוקמים ברצף המרכיבים היפאות (חוטים) בעובי של 0.15 עד 1 מיקרון. ההיפיות גדלות אפיקית (אפיקלית) ועשויות להיות להן מבנה מסועף. כל קבוצת ההיפיות הפטרייתיות נקראת תפטיר או תפטיר.
היפות פטריות גדלות מהר מאוד. בחלק מהדגימות, התפטיר יכול לגדול עשרות מטרים תוך יום בלבד.
פטריות חד-תאיות (לדוגמה, שמרים) הן תא אחד, אינן יוצרות תפטיר. יש לו גרעין, ואקוולים עם חומרים אורגניים ואי-אורגניים, מיטוכונדריה.
תכונות של תזונה וחיים
למיקרוביולוגיה של פטריות מיקרוסקופיות יש מאפיינים משלה. תאי Hyphae מעל הממברנה הציטופלזמית מכילים קרום המורכב מהפוליסכריד כיטין. הציטופלזמה של התא מכילה את הגרעין (אחד או יותר) ואת האברונים.
פטריות סופגות חומרי הזנה דרך כל פני התפטיר, החודרים לכל המצע (תפטיר המצע) או ממוקמת על פניו (תפטיר פני השטח).
מזון לפטרייה הוא תרכובות אורגניות - סוכר, אלכוהול רב-הידרי, שומנים, חלבונים. יחד עם זאת, אנזימטי עשיר ומגווןהמכשיר מאפשר לך להשתמש במלוא המצע כדי לבנות את גוף הפטריות המיקרוסקופיות.
המיקרוביולוגיה מבדילה בין פטריות המאופיינות בסוגי תזונה ספרוטרופיים (ניזונים מחומר אורגני מת) וטפילי (מזון מחומר אורגני חי). בנוסף, פטריות יכולות להיכנס ליחסים סימביוטיים עם צמחים. אז, היפות של פטריות ואצות יוצרות אורגניזמים סימביוטיים - חזזיות.
פטריות פתוגניות מיקרוסקופיות יכולות להתפתח בבעלי חיים ובצמחים ולגרום למחלות הנקראות מיקוזה.
תכונות של רפרודוקציה
Micromycetes מאופיינים בשלושה סוגי רבייה: וגטטיבי, א-מיני ומינית.
ריבוי וגטטיבי של פטריות מיקרוסקופיות מתבצע על ידי חלקיקי תפטיר. לדוגמה, חתיכת היפא מולידה תפטיר חדש של הפטרייה.
הרבייה הא-מינית מתבצעת בעזרת נבגים - יסודות מיקרוסקופיים הנוצרים בספורנגיה (חלקים מיוחדים של התפטיר). התפקיד העיקרי של נבגים הוא הישרדות בתנאים שליליים. ועבור מספר פטריות מיקרוסקופיות המנהלות אורח חיים טפילי, נבגים משמשים להדבקה של האורגניזם המארח.
צורות התהליך המיני בפטריות מגוונות ומחולקות לשלוש קבוצות:
- Gametogamy הוא סוג של רבייה מינית עם היווצרות של תאי נבט (גמטות).
- Somatogamy הוא היתוך של תאים וגטטיביים של תפטיר או פטריות חד-תאיות.
- Gametangiogamy הוא סוג של רבייה מינית כאשר מבנים שבהם אין גמטות עדייןמובחן.
בהתמזגות גמטות (הפריה), פטריות יוצרות זיגוטה עם גרעין אחד או יותר. לרוב, הזיגוטה אינה נובטת מיד, אלא לאחר תקופה רדומה. אז פטריות יכולות לשרוד גם בתנאים סביבתיים שליליים.
Micromycetes בטבע
חשיבותן של פטריות מיקרוסקופיות בטבע היא עצומה. הם משתתפים במעגל החומרים, מפרקים שאריות אורגניות יחד עם חיידקים.
פטריות קרקע מעורבות ביצירת השכבה הפורייה. בסימביוזה עם אצות בחזזיות, הן הראשונות שהתיישבו קרקעות עניות ולוקחות חלק פעיל בהרס הסלעים.
ראוי לציין תופעה כמו מיקוריזה - התאים של פטרייה מיקרוסקופית נכנסים לקשר סימביוטי עם צמחים. במקביל, צמחים מספקים לפטרייה חומרי הזנה אורגניים, והפטרייה מייצרת ויטמינים וחומרים המכילים חנקן הדרושים לצמיחה והתפתחות של צמחים.
פטריות מיקרוסקופיות קיימות בכל הביוקנוזות וממלאות תפקיד אקולוגי חשוב. הם מהווים חוליה חשובה בשרשרת מזון ומווסתים של שפע של אורגניזמים אחרים. בביו-גאוצנוזות רבות, שיעור הביומסה הפטרייתית מהביומסה של כל המיקרואורגניזמים הוא עד 90% וניתן להשוות לביומסה של השורשים של צמחים גבוהים יותר.
אי אפשר שלא לשים לב לתפקידן של פטריות פתוגניות מיקרוסקופיות בטבע. הם מווסתים את מספר האורגניזמים האחרים ומשתתפים בשינויים של ביוקנוזות על פני כדור הארץ.
Micromycetes and man
בפעילויות שלהם, אדם משתמשכמה פטריות נחותות.
פטריות מיקרוסקופיות, עובש לבן ואספרגילוס, כל סוגי השמרים משמשים בתעשיות המאפייה, החלב, הבירה, היין והאלכוהול.
בתעשיית התרופות, נעשה שימוש נרחב במיקרומיציטים לייצור אנטיביוטיקה, ויטמינים, הורמונים, אנזימים וחומרים פעילים פיזיולוגית.
מיקרומיציטים רבים הורסים מוצרי נייר ותאית, מקלקלים שמנים ומוצרי נפט, פוגעים באופטיקה ויצירות אמנות.
עובשים ושמרים הם האשמים העיקריים של קלקול המזון. הם גם הורסים עץ - פוגעים בעץ.
פטריות פתוגניות מיקרוסקופיות גורמות למחלות בגידולים, בחיות בית ובבני אדם. בשל יכולתן לייצר רעלים, פטריות גורמות לרוב להרעלה.
Mycotoxins
חומרים ביולוגיים מסוכנים המסונתזים על ידי פטריות מיקרוסקופיות הם מטבוליטים (מוצרי פסולת) עם מגוון רחב של מבנים כימיים והשפעות על גוף האדם.
כיום ידועים יותר מ-250 מינים של מיקרומיציטים. הם מסנתזים כ-100 רעלים ואלרגנים. פטריות מיקרוסקופיות ממינים שונים יכולות לסנתז את אותו רעלן. ולרעלים עצמם לרוב יש השפעה מצטברת (מצטברת) על גוף האדם, כלומר:
- Yaflatoxins - יש השפעה כבדית, מוטגנית, מדכאת חיסונית על גוף האדם.
- טריכוטקנים הם רעלנים עצביים המדכאים את מערכת החיסון,לגרום לדלקות עור שונות.
- Ochratoxins - משפיעים בעיקר על הצינוריות של הנפרונים של הכליות.
- פאטולינים הם רעלנים עצביים ומוטגנים.
במקרה של הרעלה עם רעלני מיקרומיצט, יש לשטוף קודם את הקיבה.
מיקרומיצטטים טפילים
קבוצה זו כוללת מספר עצום של פטריות הגורמות לפתולוגיות שונות באנשים, בצמחים, בבעלי חיים, בדגים. פתולוגיות של העור נקראות dermatomycosis, ופתולוגיות של איברים נקראות mycoses.
המחלות האנושיות הנפוצות ביותר הנגרמות על ידי פטריות טפיליות הן:
- Dermatophytosis (גלד או גזזת), המתבטאת ככתמים אדומים ומגרדים על העור והרס של זקיקי שיער.
- קנדידאזיס (קיכלי) נגרמת על ידי נציגים מהסוג קנדידה, שהם פתוגניים מבחינה פקולטטיבית ומהווים חלק מהמיקרופלורה הרגילה של חלל הפה, דרכי המין והמעי הגס.
- פטרת ציפורניים (פטרת ציפורניים) נגרמת על ידי פטריות שונות המשפיעות על החלל התת-רחתי.
- Sporotrichosis - פטריות טפיליות הורסות רקמות תת עוריות, ריריות, איברים פנימיים.
- שחור ולבן פידרה היא מחלה הפוגעת בזקיקי השיער של השפם והגבות. הגורם הסיבתי הוא פטרייה מהסוג Piedraia.
וזו אינה רשימה מלאה של מחלות הנגרמות על ידי מיקרומיציטים. יחד עם זאת, הדרכים שבהן הפטרייה חודרת לגוף מגוונות (אוויר, מים, מגע), והעמידות שלהן למדיות שונות גבוהה למדי.
המיקרומיצטים המפורסמים ביותר
פטריות מיקרוסקופיות כוללות Mucor, Penicillium ושמרים.
פטריות מהסוג Mucor הן 60 מינים של פטריות שאנו מכנים עובש לבן. הם יוצרים מושבות של צבע לבן ואפור, המשחירים עם הבשלת הנבגים. תפטיר Mucor הוא חד תאי, דופן התא מכילה את הפחמימה המכילה חנקן כיטוזן, בעלת מאפיינים אלרגניים. ביניהם יש טפילים, אבל יש גם כאלה המשמשים באופן פעיל בייצור אנטיביוטיקה. פטריות מוקור סינית - הבסיס ל"ראגי" מחמצת על בסיס סויה ודגנים.
פניציליום (Penicillium) הוא סוג של פטריות מיקרוסקופיות הנפוצות בכל מקום - באדמה, מים, ים, אוויר, חדרים, על כל המשטחים. יוצר מושבות ירקרקות. עובש מברשת זהוב או ירוק של פניציליום הוא הנציג הנפוץ ביותר של הסוג ומקור הפניצילין. לפטריות אלו יש תפטיר רב-תאי מסועף.
שמרים היא קבוצה של פטריות חד-תאיות מגוונות ממעמדות שונים (1,500 מינים מהכיתה Ascomycetes ו- Basidomycetes). פטריות אלו אינן יוצרות תפטיר, והתאים שלהן בגודל של עד 40 מיקרון. הם משולבים לקבוצה כללית עבור המוזרויות של חילוף החומרים - כולם מקבלים אנרגיה במהלך התסיסה (תהליך חיזור, שכתוצאה ממנו פחמימות מתפרקות, ואלכוהול הם תוצרי הפירוק). ייצור לחם, ייצור יין, בישול ובישול קוואס אינו רשימה מלאה של תעשיות שבהן אדם משתמש בפטריות אלו. ויחד עם זאת, זהו אחד הגורמים העיקריים לקלקול מזון, וכמהטפילים הגורמים למחלות בבני אדם (קנדידה, קריפטוקוקוזיס, פיטריאזיס, פוליקוליטיס, סבוריאה דרמטיטיס).
נטיות ציד
כמה שזה נראה מוזר, ישנם "טורפים" פעילים בין הפטריות המיקרוסקופיות.
לכן, הפטרייה Arthrobotrys oligospora יוצרת רשת עם ההיפיות שלה, שקירותיה מכוסים בחומר דביק. הקורבנות של הפטרייה הם תולעים עגולות (נמטודות) החיות באדמה. התולעת הדבוקה בהיפיות נמנעת מההזדמנות להשתחרר, וההיפות צומחות במהירות לתוך גופה. הנמטודה הופכת למזון ואחרי 24 שעות נשארת רק הקליפה.
פטריה נוספת, Dactylaria Candida, יוצרת טבעת לכידה דמוית לאסו מהיפות. הנמטודה נכנסת אליו והטבעת נסגרת. האפילוג של הדרמה זהה לגרסה הקודמת.
מאפיינים אלה של מיקרומיציטים בקרקע נחקרו זה מכבר על ידי ביולוגים לשימוש בצורה של הגנה ביולוגית על יבולים.
אינדיקטורים ביולוגיים לסביבה
מחקרים עדכניים של ביולוגים הוכיחו שלפטריות מיקרוסקופיות יש את היכולת לשנות את מספרן והרכבן בהתאם למצב בית הגידול שלהן.
בדרך כלל, מספר המיקרומיציטים בקרקע הוא כ-10 טון לדונם, ובמקביל הוא מגוון. במחקר של קרקעות המזוהמות בשמן ובתוצריו, מצאו אקולוגים שבמינונים גבוהים של רעלים, מספר והרכב המינים של פטריות מיקרוסקופיות בקרקע משתנה באופן דרמטי. במקרה זה, מגוון המינים יורד בחדות, מיקרומיציטים עם צמיחה מהירה מתחילים לשלוט, שאינם אופייניים בקרקעות כאלה. חוץ מזה,רבות מהפטריות הללו הן פיטופתוגניות - הן מייצרות חומרים פעילים ביולוגית המשבשים תהליכים תוך תאיים באורגניזמים צמחיים, מה שמוביל לעיכוב פעילותם החיונית ולמוות.
לכן, המספרים והרכב המינים של פטריות מיקרוסקופיות יכולים להוות אינדיקטורים אמינים לזיהום קרקע בנפט ונגזרותיו.
סיכום
במשך אלפי שנים, הסרת השומן מהעור נחשבה לתהליך שלוקח זמן רב ביותר בתעשיית העור. התהליך היה ארוך ומבולגן, תוך שימוש בלשלשת יונים ובצואת כלבים. כיום, פרוטאינז, אנזים שמקורו בפטריות אספרגילוס, קיצר תהליך זה ל-24 שעות וגם הפך את העור לרך יותר וקל יותר לצבוע אותו.
זו רק דוגמה אחת לכמה מועילים אורגניזמים מיקרוסקופיים יכולים להיות. למרות התפתחות הביולוגיה, מאפיינים רבים של הפעילות החיונית של האורגניזמים הללו עדיין נותרו בגדר תעלומה.
כל שנה מתארים טקסונומים יותר מאלף מינים חדשים של פטריות מיקרוסקופיות. תפקידם של מיקרומיציטים בקרקע נותר הענף הבלתי נחקר ביותר הן בביו-אקולוגיה והן בביוגיאוגרפיה. וזה נובע בעיקר מהקשיים של צפייה באורגניזמים כאלה בסביבתם הטבעית.
מדור חדש במיקולוגיה - הדוקטרינה של רעלנים פטרייתיים - כבר היום נותן לנו תקווה לניצחון על הסרטן. לדוגמה, רעלן פטריות צ'אגה מגביר מאוד את עמידות הגוף להתפתחות תאים סרטניים. ופסילוציצין נותן תנאים מוקדמים טובים עבורטיפול בהפרעות עצבים. אפילו הפניציליום הנחקר ממשיך להדהים את המיקרוביולוגים - לאחרונה הצליחו מדענים לבודד ממנו חומרים הדומים מבחינה כימית להורמונים ליברינים.
פטריות לא יעמדו מהצד בפיתוח אמצעים ביולוגיים חדשים להגנה על יבולים של צמחים חקלאיים, ובפיתוח דרכים חדשות "ירוקות" לפינוי פסולת.
