Viena iš trijų eukariotų karalysčių (superdomenas, apimantis organizmus, kurių ląstelėse yra atskiras branduolys) – grybai. Jie yra ant ribos tarp augalų ir gyvūnų. Šiandien yra apie 100 tūkstančių rūšių, iš kurių dauguma yra mikroskopiniai grybai. Šiame straipsnyje pasakojama apie jų sandaros ir dauginimosi ypatumus, svarbą gamtoje ir žmogaus ūkinėje veikloje.
Beveik augalai, o ne visai gyvūnai
Kingdom Mycota apima ir vienaląsčius, ir daugialąsčius organizmus su labai savita organizacija. Jie turi panašumų tiek su gyvūnais, tiek su augalais:
- Jie turi ląstelės sienelę, bet ne iš celiuliozės, kaip augaluose, o iš chitino, kaip gyvūnuose.
- Grybo ląstelėse yra vakuolių, užpildytų ląstelių sultimis. Bet ne krakmolas (augaluose), o glikogenas (gyvūnuose).
- Grybai negali aktyviai judėti. Jie gyvena prisirišusį gyvenimo būdą.
- Grybai- heterotrofai, jie neturi chlorofilo ir nepajėgūs fotosintezei. Todėl jie minta jau paruoštomis negyvų organizmų (saprotrofų) arba gyvų organizmų (parazitų) organinėmis medžiagomis.
- Skirtingai nuo gyvūnų ir augalų, grybų ląstelės praktiškai nesiskiria į audinius, o audiniai į organus.
Paslaptingos velnio būtybės
Būtent tokie grybai buvo laikomi viduramžiais. Vienas iš prancūzų gamtininkų Venyanas 1727 m. rašė, kad grybai egzistuoja tam, kad sutrikdytų visų gyvų dalykų harmoniją.
Grybų kilmės klausimas šiandien lieka atviras. Nors dar XVIII amžiuje iškilus botanikas Carlas Linnaeusas šiuos organizmus priskyrė viešbučių karalystei. Grybai, atsiradę planetoje gyvybės aušroje (maždaug prieš milijardą metų), laukia užuominų apie jų kilmę iš biologų, biochemikų, genetikų ir taksonomistų.
Grybų sistema
Visi grybai skirstomi į 4 klases (žemesni grybai – Oomycetes ir Zygomycetes, aukštesni – Ascomycetes ir Basidomycetes). Pagrindinis atskyrimo kriterijus yra žvynelių buvimas ar nebuvimas gametose ir lytinio dauginimosi tipas. Be to, žemesniųjų grybų grybiena atrodo kaip viena daugiabranduolė ląstelė, o aukštesnių grybų grybiena turi tarpląstelines pertvaras.
Dauguma grybų yra mikroskopinio dydžio. Dažniausiai jų grybiena nesimato be padidinimo arba matoma plonų siūlų pavidalu. Mikroskopinių grybų buvimą rodo jų gyvybinės veiklos rezultatai – augalų, gyvūnų audinių ar medžiagų sunaikinimas. Iš visonedidelė grybų grupė gali suformuoti vaisiakūnius – tankias grybienos sankaupas.
Mikroskopinių grybų struktūra
Mikromicetai nesudaro vaisiakūnių, gali būti vienaląsčiai ir daugialąsčiai. Atitinkamai, mikroskopinių grybų morfologija yra gana įvairi.
Daugialąsčių grybų kūną sudaro nuosekliai išdėstytos ląstelės, kurios sudaro 0,15–1 mikrono storio hifus (siūlus). Hifai auga viršūniškai (apical) ir gali turėti šakotą struktūrą. Visas grybelio hifų rinkinys vadinamas grybiena arba grybiena.
Grybų hifai auga labai greitai. Kai kurių egzempliorių grybiena vos per dieną gali užaugti dešimtis metrų.
Vienaląsčiai grybai (pavyzdžiui, mielės) yra viena ląstelė, nesudaro grybienos. Jame yra branduolys, vakuolės su organinėmis ir neorganinėmis medžiagomis, mitochondrijos.
Mitybos ir gyvenimo ypatumai
Mikroskopinių grybų mikrobiologija turi savo ypatybių. Hifų ląstelėse virš citoplazminės membranos yra membrana, susidedanti iš polisacharido chitino. Ląstelės citoplazmoje yra branduolys (vienas ar daugiau) ir organelės.
Grybai maistines medžiagas pasisavina per visą grybienos paviršių, kuris prasiskverbia per visą substratą (substrato grybiena) arba yra jo paviršiuje (paviršinis grybiena).
Maistas grybeliui yra organiniai junginiai – cukrus, polihidroksiliai alkoholiai, riebalai, b altymai. Tuo pačiu metu turtingas ir įvairus fermentinisprietaisas leidžia visiškai panaudoti visą substratą mikroskopinių grybų organizmui sukurti.
Mikrobiologija išskiria grybus, kuriems būdingas saprotrofinis (maitinamas negyva organine medžiaga) ir parazitinis (maitinamas gyvomis organinėmis medžiagomis) mitybos tipai. Be to, grybai gali užmegzti simbiotinius ryšius su augalais. Taigi, grybų ir dumblių hifai sudaro simbiotinius organizmus – kerpes.
Mikroskopiniai patogeniniai grybai gali išsivystyti gyvūnuose ir augaluose ir sukelti ligas, vadinamas mikozėmis.
Reprodukcijos ypatybės
Mikromicetams būdingi trys dauginimosi tipai: vegetatyvinis, nelytinis ir lytinis.
Vegetatyvinį mikroskopinių grybų dauginimąsi vykdo grybienos dalelės. Pavyzdžiui, iš hifos gabalėlio susidaro naujas grybelio grybiena.
Nelytinis dauginimasis vykdomas naudojant sporas – mikroskopinius rudimentus, kurie susidaro sporangijose (specializuotose grybienos dalyse). Pagrindinė sporų funkcija yra išlikimas nepalankiomis sąlygomis. O daugelio mikroskopinių grybų, kurie veda parazitinį gyvenimo būdą, sporos užkrečia šeimininką.
Grybelinio proceso formos yra įvairios ir skirstomos į tris grupes:
- Gametogamija yra lytinio dauginimosi būdas, kai susidaro lytinės ląstelės (gametos).
- Somatogamija – tai grybienos arba vienaląsčių grybų vegetatyvinių ląstelių susiliejimas.
- Gametangiogamija yra lytinio dauginimosi tipas, kai struktūros, kuriose gametos dar nėradiferencijuota.
Susiliejus lytinėms ląstelėms (apvaisinant), grybai sudaro zigotą su vienu ar daugiau branduolių. Dažniausiai zigota sudygsta ne iš karto, o po ramybės periodo. Taigi grybai taip pat gali išgyventi nepalankiomis aplinkos sąlygomis.
Mikromicetai gamtoje
Mikroskopinių grybų svarba gamtoje yra didžiulė. Jie dalyvauja medžiagų cikle, skaidydami organines liekanas kartu su bakterijomis.
Dirvožemio grybai dalyvauja derlingo sluoksnio susidaryme. Simbiozėje su dumbliais kerpėse, jie pirmieji kolonizuoja skurdžius dirvožemius ir aktyviai dalyvauja naikinant uolienas.
Verta atkreipti dėmesį į tokį reiškinį kaip mikorizė – mikroskopinio grybo ląstelės užmezga simbiotinį ryšį su augalais. Tuo pačiu metu augalai aprūpina grybą organinėmis maistinėmis medžiagomis, o grybas gamina vitaminus ir azoto turinčias medžiagas, būtinas augalų augimui ir vystymuisi.
Mikroskopinių grybų yra visose biocenozėse ir jie atlieka svarbią ekologinę funkciją. Jie yra svarbi detrito grandis maisto grandinėse ir kitų organizmų gausos reguliatoriai. Daugelyje biogeocenozių grybų biomasės dalis iš visų mikroorganizmų biomasės sudaro iki 90 % ir yra panaši į aukštesniųjų augalų šaknų biomasę.
Neįmanoma nepastebėti mikroskopinių patogeninių grybų vaidmens gamtoje. Jie reguliuoja kitų organizmų skaičių ir dalyvauja biocenozių pokyčiuose planetoje.
Mikromicetai ir žmogus
Savo veikloje asmuo naudojosikai kurie prastesni grybai.
Mikroskopiniai grybai, b altasis pelėsis ir aspergilas, visų rūšių mielės naudojamos kepyklų, pieno, alaus, vyno ir alkoholio pramonėje.
Farmacijos pramonėje mikromicetai plačiai naudojami antibiotikams, vitaminams, hormonams, fermentams ir fiziologiškai aktyvioms medžiagoms gaminti.
Daugelis mikromicetų naikina popierių ir celiuliozės produktus, gadina alyvą ir naftos produktus, gadina optiką ir meno kūrinius.
Pelėsiai ir mielės yra pagrindiniai maisto gedimo k altininkai. Jie taip pat ardo medieną – kenkia medienai.
Mikroskopiniai patogeniniai grybai sukelia pasėlių, naminių gyvūnų ir žmonių ligas. Grybai dėl gebėjimo gaminti toksinus dažnai sukelia apsinuodijimą.
Mikotoksinai
Pavojingos biologinės medžiagos, kurias sintetina mikroskopiniai grybai, yra metabolitai (atliekos), kurių cheminė struktūra yra labai įvairi ir veikia žmogaus organizmą.
Šiandien žinoma daugiau nei 250 mikromicetų rūšių. Jie sintetina apie 100 toksinų ir alergenų. Įvairių rūšių mikroskopiniai grybai gali sintetinti tą patį toksiną. O patys nuodai dažniausiai turi kumuliacinį (kaupiamąjį) poveikį žmogaus organizmui, būtent:
- Jaflatoksinai – turi hepatotoksinį, mutageninį, imunosupresinį poveikį žmogaus organizmui.
- Trichotecenai yra neurotoksinai, slopinantys imuninę sistemą,sukelti įvairius dermatitus.
- Ochratoksinai – pirmiausia veikia inkstų nefronų kanalėlius.
- Patulinai yra neurotoksinai ir mutagenai.
Apsinuodijus mikromicetų toksinais, pirmiausia reikia išplauti skrandį.
Parazitai mikromicetai
Šiai grupei priklauso daugybė grybų, sukeliančių įvairias žmonių, augalų, gyvūnų, žuvų patologijas. Odos patologijos vadinamos dermatomikoze, o organų patologijos – mikozėmis.
Dažniausios žmonių ligos, kurias sukelia parazitiniai grybai, yra:
- Dermatofitozė (šašas arba grybelis), kuri pasireiškia raudonomis, niežtinčiomis dėmėmis ant odos ir plaukų folikulų sunaikinimu.
- Kandidazę (pienligę) sukelia Candida genties atstovai, kurie yra fakultatyviai patogeniški ir yra normalios burnos ertmės, lytinių takų ir storosios žarnos mikrofloros dalis.
- Onichomikozę (nagų grybelį) sukelia įvairūs grybeliai, pažeidžiantys ponagio tarpą.
- Sporotrichozė – parazitiniai grybai ardo poodinį audinį, gleivines, vidaus organus.
- Juodai b alta piedra yra liga, pažeidžianti ūsų ir antakių plaukų folikulus. Sukėlėjas yra Piedraia genties grybelis.
Ir tai nėra visas mikromicetų sukeltų ligų sąrašas. Tuo pačiu metu grybelio patekimo į organizmą būdai yra įvairūs (oras, vanduo, kontaktai), o jų atsparumas įvairioms terpėms yra gana didelis.
Žymiausi mikromicetai
Mikroskopiniai grybai yra Mucor, Penicillium ir mielės.
Mucor genties grybai yra 60 rūšių grybų, kuriuos vadiname b altuoju pelėsiu. Jie sudaro b altos ir pilkos spalvos kolonijas, kurios, bręstant sporoms, pasidaro juodos. Mucor grybiena yra vienaląstė, ląstelės sienelėje yra azoto turinčio angliavandenio chitozano, turinčio alergiją sukeliančių savybių. Tarp jų yra parazitų, tačiau yra ir tokių, kurie aktyviai naudojami antibiotikų gamyboje. Grybai Mukor Chinese – sojos ir javų pagrindu pagaminto raugo „ragi“pagrindas.
Penicillium (Penicillium) yra mikroskopinių grybų gentis, paplitusi visur – dirvožemyje, vandenyje, jūrose, ore, patalpose, ant visų paviršių. Sudaro žalsvas kolonijas. Penicillium auksinis arba žalias šepetinis pelėsis yra labiausiai paplitęs genties atstovas ir penicilino š altinis. Šie grybai turi išsišakojusią daugialąstę grybieną.
Mielės yra įvairių vienaląsčių grybų grupė iš skirtingų klasių (1500 rūšių iš Ascomycetes ir Basidomycetes klasės). Šie grybai nesudaro grybienos, o jų ląstelės yra iki 40 mikronų dydžio. Jie sujungiami į bendrą medžiagų apykaitos ypatumų grupę – visi jie gauna energijos fermentacijos metu (redokso procesas, kurio metu angliavandeniai suyra, o alkoholiai yra skilimo produktai). Duonos, vyno, alaus ir giros gaminimas nėra visas pramonės šakų, kuriose žmogus naudoja šiuos grybus, sąrašas. Ir tuo pačiu tai yra vienas iš pagrindinių maisto gedimo veiksnių, o kai kurieparazitai, sukeliantys žmonių ligas (kandidozę, kriptokokozę, pityriazę, folikulitą, seborėjinį dermatitą).
Medžioklės tendencijos
Kad ir kaip keista, bet tarp mikroskopinių grybų yra aktyvių „plėšrūnų“.
Taigi grybelis Arthrobotrys oligospora su savo hifais sukuria tinklą, kurio sienelės pasidengia lipnia medžiaga. Grybelio aukos – dirvoje gyvenančios apvaliosios kirmėlės (nematodai). Prie hifų prilipusiam kirminui atimama galimybė išsivaduoti, o hifai greitai įauga į jo kūną. Nematodas tampa maistu ir po 24 valandų lieka tik apvalkalas.
Kitas grybelis, Dactylaria Candida, iš hifų sudaro į lasą panašų gaudymo žiedą. Į jį patenka nematodas ir žiedas užsidaro. Dramos epilogas yra toks pat kaip ir ankstesnės versijos.
Šias dirvožemio mikromicetų savybes jau seniai tyrinėjo biologai, kad galėtų naudoti biologinei pasėlių apsaugai.
Aplinkos biologiniai rodikliai
Naujausi biologų atlikti tyrimai įrodė, kad mikroskopiniai grybai gali keisti savo skaičių ir sudėtį, priklausomai nuo jų buveinės būklės.
Įprastai dirvos mikromicetų skaičius yra apie 10 tonų hektare, o kartu ir įvairus. Tyrinėdami nafta ir jos produktais užterštus dirvožemius, ekologai nustatė, kad esant didelėms toksinų dozėms, labai pasikeičia dirvožemio mikroskopinių grybų skaičius ir rūšinė sudėtis. Tokiu atveju smarkiai sumažėja rūšių įvairovė, pradeda vyrauti sparčiai augantys mikromicetai, kurie tokiuose dirvožemiuose nebūdingi. Be to,daugelis šių grybų yra fitopatogeniški – jie gamina biologiškai aktyvias medžiagas, kurios sutrikdo tarpląstelinius procesus augalų organizmuose, o tai lemia jų gyvybinės veiklos slopinimą ir mirtį.
Taigi, mikroskopinių grybų skaičius ir rūšių sudėtis gali būti patikimi dirvožemio užterštumo nafta ir jos dariniais rodikliai.
Apibendrinti
Tūkstančius metų riebalų pašalinimas iš odos buvo laikomas daugiausiai laiko reikalaujančiu procesu odos pramonėje. Procesas buvo ilgas ir nepatogus, naudojant balandžių išmatas ir šunų ekskrementus. Šiandien proteinazė, fermentas, gaunamas iš Aspergillus grybų, sutrumpino šį procesą iki 24 valandų, o oda tapo švelnesnė ir lengviau dažoma.
Tai tik vienas pavyzdys, kokie naudingi gali būti mikroskopiniai organizmai. Nepaisant biologijos vystymosi, daugelis šių organizmų gyvybinės veiklos ypatybių vis dar lieka paslaptimi.
Kasmet taksonomikai aprašo daugiau nei tūkstantį naujų mikroskopinių grybų rūšių. Dirvožemio mikromicetų vaidmuo išlieka labiausiai neištirta tiek bioekologijos, tiek biogeografijos šaka. Ir taip yra visų pirma dėl sunkumų stebint tokius organizmus jų natūralioje buveinėje.
Nauja mikologijos skyrius – grybelinių toksinų doktrina – jau šiandien suteikia vilties nugalėti vėžį. Pavyzdžiui, Chaga grybelio toksinas labai padidina organizmo atsparumą vėžinių ląstelių vystymuisi. Ir psilocicinas suteikia geras prielaidasnervų sutrikimų gydymas. Net tirtas penicilijas ir toliau stebina mikrobiologus – neseniai mokslininkams pavyko iš jo išskirti medžiagas, kurios chemiškai panašios į hormonus liberinus.
Grybai neatsiliks nuošalyje kuriant naujas biologines žemės ūkio augalų pasėlių apsaugos priemones ir kuriant naujus „žaliuosius“atliekų šalinimo būdus.
