24.1: Tabia za Fungi

Ujuzi wa Kuendeleza

• Andika orodha ya fungi
• Eleza muundo wa mycelium
• Eleza hali ya lishe ya fungi
• Eleza uzazi wa kijinsia na asexual katika fungi

Ingawa wanadamu wametumia chachu na uyoga tangu nyakati za prehistoric, hadi hivi karibuni, biolojia ya fungi haikueleweka vizuri. Hadi katikati ya karne ya 20, wanasayansi wengi waliweka fungi kama mimea. Fungi, kama mimea, iliondoka zaidi ya sessile na inaonekana mizizi mahali. Wao wana muundo wa shina sawa na mimea, pamoja na kuwa na mycelium kama mizizi katika udongo. Aidha, hali yao ya lishe haikueleweka vizuri. Maendeleo katika uwanja wa biolojia ya vimelea ilikuwa matokeo ya mycology: utafiti wa kisayansi wa fungi. Kulingana na ushahidi wa mafuta, fungi ilionekana katika zama za kabla ya Cambrian, karibu miaka milioni 450 iliyopita. Uchunguzi wa biolojia ya molekuli ya jenomu ya vimelea unaonyesha kwamba fungi ni karibu zaidi kuhusiana na wanyama kuliko mimea. Wao ni kundi la viumbe vya poliphyletiki ambavyo hushirikisha sifa, badala ya kugawana babu moja ya kawaida.

Uhusiano wa Kazi: Mycologist

Wataalamu wa mycologists ni wanabiolojia ambao hujifunza fungi. Mycology ni tawi la microbiolojia, na mycologists wengi huanza kazi zao na shahada katika microbiolojia. Ili kuwa mycologist, shahada ya bachelor katika sayansi ya kibaiolojia (ikiwezekana kuzingatia microbiology) na shahada ya bwana katika mycology ni muhimu sana. Wataalamu wa mycologists wanaweza utaalam katika taksonomia na genomics ya vimelea, biolojia ya molekuli na seli, patholojia ya mimea, bioteknolojia, au biokemia. Baadhi ya microbiologists ya matibabu huzingatia utafiti wa magonjwa ya kuambukiza yanayosababishwa na fungi (mycoses). Mycologists kushirikiana na zoologists na kupanda pathologists kutambua na kudhibiti maambukizi magumu ya vimelea, kama vile blight makubwa chestnut, kushuka siri kwa idadi ya watu chura katika maeneo mengi ya dunia, au janga mauti aitwaye nyeupe pua syndrome, ambayo ni decimating popo katika Mashariki ya Marekani.

Mashirika ya serikali huajiri mycologists kama wanasayansi wa utafiti na mafundi kufuatilia afya ya mazao, mbuga za kitaifa, na misitu ya kitaifa. Wataalamu wa mycologists pia huajiriwa katika sekta binafsi na makampuni ambayo yanaendeleza bidhaa za kudhibiti kemikali na kibiolojia au mazao mapya ya kilimo, na kwa makampuni ambayo hutoa huduma za kudhibiti magonjwa. Kwa sababu ya jukumu muhimu lililochezwa na fungi katika fermentation ya pombe na maandalizi ya vyakula vingi muhimu, wanasayansi wenye ufahamu mzuri wa physiolojia ya vimelea mara kwa mara hufanya kazi katika sekta ya teknolojia ya chakula. Oenology, sayansi ya kufanya mvinyo, hutegemea si tu juu ya elimu ya varietals zabibu na muundo wa udongo, lakini pia juu ya uelewa imara wa tabia ya yeasts pori kwamba kustawi katika mikoa mbalimbali mvinyo-maamuzi. Inawezekana kununua matatizo ya chachu yaliyotengwa na mikoa maalum ya kukua zabibu. Mtaalamu mkuu wa Kifaransa na microbiologist, Louis Pasteur, alifanya mengi ya uvumbuzi wake muhimu kufanya kazi kwenye chachu ya brewer wanyenyekevu, hivyo kugundua mchakato wa Fermentation.

Muundo wa kiini na Kazi

Fungi ni eukaryotes, na kama vile, kuwa na shirika tata za mkononi. Kama eukaryotes, seli za vimelea zina kiini kilichofungwa na membrane. DNA katika kiini ni amefungwa karibu protini histone, kama inavyoonekana katika seli nyingine eukaryotic. Aina chache za fungi zina miundo inayofanana na plasmidi ya bakteria (matanzi ya DNA); hata hivyo, uhamisho wa usawa wa habari za maumbile kutoka kwa bakteria moja iliyokomaa hadi nyingine hutokea mara chache katika fungi. Seli za vimelea pia zina mitochondria na mfumo tata wa membrane ya ndani, ikiwa ni pamoja na reticulum ya endoplasmic na vifaa vya Golgi.

Tofauti na seli za mimea, seli za vimelea hazina chloroplasts au chlorophyll. Fungi nyingi huonyesha rangi angavu zinazotokana na rangi nyingine za mkononi, kuanzia nyekundu hadi kijani hadi nyeusi. Amanita muscaria yenye sumu (kuruka agaric) inatambulika na kofia yake nyekundu yenye rangi nyeupe (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Nguruwe katika fungi zinahusishwa na ukuta wa seli na kucheza jukumu la kinga dhidi ya mionzi ya ultraviolet. Baadhi ya rangi ya vimelea ni sumu.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Amanita muscaria yenye sumu ni asili ya mikoa ya joto na boreal ya Amerika ya Kaskazini. (mikopo: Christine Majul)

Kama seli za mimea, seli za vimelea zina ukuta wa seli nene. Vipande vilivyo ngumu vya kuta za seli za vimelea vyenye polysaccharides tata inayoitwa chitin na glucans. Chitin, pia hupatikana katika exoskeleton ya wadudu, hutoa nguvu za miundo kwa kuta za seli za fungi. Ukuta hulinda kiini kutoka kwa uharibifu na wadudu. Fungi huwa na utando wa plasma unaofanana na eukaryotes nyingine, isipokuwa kuwa muundo umetulia na ergosterol: molekuli ya steroidi inayobadilisha cholesterol inayopatikana katika utando wa seli za wanyama. Wanachama wengi wa ufalme Fungi ni nonmotile. Flagella huzalishwa tu na gametes katika Phylum Chytridiomycota ya kale.

Ukuaji

Mwili wa mimea ya kuvu ni thallus ya unicellular au multicellular. Fungi ya Dimorphic inaweza kubadilika kutoka kwa unicellular hadi hali ya multicellular kulingana na hali ya mazingira. Fungi ya unicellular kwa ujumla hujulikana kama yeasts. Saccharomyces cerevisiae (chachu ya mwokaji) na aina ya Candida (mawakala wa thrush, maambukizi ya kawaida ya vimelea) ni mifano ya fungi ya unicellular (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Candida albicans ni kiini cha chachu na wakala wa candidiasis na thrush. Kiumbe hiki kina morpholojia sawa na bakteria ya coccus; hata hivyo, chachu ni kiumbe cha eukaryotiki (kumbuka kiini). (mikopo: mabadiliko ya kazi na Dr. Godon Roberstad, CDC; data ya kiwango cha bar kutoka Matt Russell)

Fungi nyingi ni viumbe vingi. Wao huonyesha hatua mbili tofauti za kimaadili: mimea na uzazi. Hatua ya mimea ina tangle ya miundo nyembamba kama thread inayoitwa hyphae (umoja, hypha), wakati hatua ya uzazi inaweza kuwa wazi zaidi. Masi ya hyphae ni mycelium (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Inaweza kukua juu ya uso, katika udongo au nyenzo za kuoza, katika kioevu, au hata kwenye tishu zilizo hai. Ingawa hyphae ya mtu binafsi inapaswa kuzingatiwa chini ya darubini, mycelium ya kuvu inaweza kuwa kubwa sana, na aina fulani kweli kuwa “kuvu humongous.” Armillaria kubwa huimarisha (uyoga wa asali) huhesabiwa kuwa kiumbe kikubwa duniani, kinachoenea katika zaidi ya ekari 2,000 za udongo chini ya ardhi katika Mashariki mwa Oregon; inakadiriwa kuwa angalau miaka 2,400.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Mycelium ya Kuvu Neotestudina rosati inaweza kuwa pathogenic kwa wanadamu. Kuvu huingia kwa njia ya kukata au kukata na kuendeleza mycetoma, maambukizi ya muda mrefu ya subcutaneous. (mikopo: CDC)

Hyphae nyingi za vimelea hugawanywa katika seli tofauti na endwalls zinazoitwa septa (umoja, septum) (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Katika phyla nyingi za fungi, mashimo madogo katika septa huruhusu mtiririko wa haraka wa virutubisho na molekuli ndogo kutoka kiini hadi kiini kando ya hypha. Wao ni ilivyoelezwa kama septa perforated. Hyphae katika molds mkate (ambayo ni ya Phylum Zygomycota) si kutengwa na septa. Badala yake, hutengenezwa na seli kubwa zenye viini vingi, mpangilio unaoelezwa kama hyphae ya coenocytic (Kielelezo 24.1.4).

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Hyphae ya vimelea inaweza kuwa (a) septated au (b) coenocytic (coeno- = “kawaida”; -cytic = “kiini”) na nuclei nyingi zilizopo katika hypha moja. Micrograph mwanga shamba angavu ya (c) Phialophora richardsiae inaonyesha septa kwamba kugawa hyphae. (mikopo c: mabadiliko ya kazi na Dr. Lucille Georg, CDC; data wadogo bar kutoka Matt Russell)

Fungi hustawi katika mazingira ambayo yana unyevunyevu na tindikali kidogo, na inaweza kukua na au bila mwanga. Wanatofautiana katika mahitaji yao ya oksijeni. Fungi nyingi ni wajibu wa aerobes, wanaohitaji oksijeni kuishi. Spishi nyingine, kama vile Chytridiomycota wanaoishi katika rumen ya ng'ombe, ni wajibu anaerobes, kwa kuwa wao tu kutumia kupumua anaerobic kwa sababu oksijeni kuvuruga kimetaboliki yao au kuwaua. Yeasts ni kati, kuwa anaerobes mapema mno. Hii ina maana kwamba wao kukua bora mbele ya oksijeni kwa kutumia kupumua aerobic, lakini wanaweza kuishi kwa kutumia kupumua anaerobic wakati oksijeni haipatikani. Pombe iliyotokana na fermentation ya chachu hutumiwa katika uzalishaji wa divai na bia.

Lishe

Kama wanyama, fungi ni heterotrofs; wanatumia misombo ya kikaboni tata kama chanzo cha kaboni, badala ya kurekebisha dioksidi kaboni kutoka angahewa kama vile baadhi ya bakteria na mimea mingi. Aidha, fungi hazitengeneze nitrojeni kutoka anga. Kama wanyama, wanapaswa kuipata kutoka kwenye mlo wao. Hata hivyo, tofauti na wanyama wengi, ambao huingiza chakula na kisha kuchimba ndani katika viungo maalumu, fungi hufanya hatua hizi kwa utaratibu wa reverse; digestion inatangulia kumeza. Kwanza, exoenzymes husafirishwa nje ya hyphae, ambapo hutengeneza virutubisho katika mazingira. Kisha, molekuli ndogo zinazozalishwa na digestion hii ya nje huingizwa kupitia eneo kubwa la uso wa mycelium. Kama ilivyo na seli za wanyama, polysaccharide ya kuhifadhi ni glycogen, badala ya wanga, kama hupatikana katika mimea.

Fungi ni zaidi ya saprobes (saprophyte ni neno sawa): viumbe vinavyopata virutubisho kutokana na kuoza jambo la kikaboni. Wanapata virutubisho vyao kutoka kwa wafu au kuoza jambo la kikaboni: hasa vifaa vya kupanda. Exoenzymes ya vimelea yanaweza kuvunja polysaccharides isiyo na kawaida, kama vile selulosi na lignin ya kuni zilizokufa, kwenye molekuli za glucose zinazopatikana kwa urahisi. Kaboni, nitrojeni, na mambo mengine hutolewa katika mazingira. Kwa sababu ya njia zao mbalimbali za kimetaboliki, fungi hutimiza jukumu muhimu la kiikolojia na zinachunguzwa kama zana za uwezo katika bioremediation. Kwa mfano, aina fulani za fungi zinaweza kutumiwa kuvunja mafuta ya dizeli na hidrokaboni yenye kunukia ya polycyclic (PAHs). Spishi nyingine huchukua metali nzito, kama vile cadmium na risasi.

Baadhi ya fungi ni vimelea, kuambukiza mimea au wanyama. Kizimwe na Kiholanzi elm ugonjwa kuathiri mimea, ambapo mwanamichezo mguu na candidiasis (thrush) ni medically muhimu maambukizi ya vimelea katika binadamu. Katika mazingira maskini katika nitrojeni, baadhi ya fungi hutumia uharibifu wa nematodes (vidogo vidogo visivyo na sehemu). Aina za fungi za Arthrobotrys zina njia kadhaa za mtego wa nematodes. Utaratibu mmoja unahusisha pete za kupinga ndani ya mtandao wa hyphae. Pete hupungua wakati wanagusa nematode, wakiingiza kwa kushikilia. Kuvu hupenya tishu za mdudu kwa kupanua hyphae maalumu inayoitwa haustoria. Fungi nyingi za vimelea zina haustoria, kama miundo hii inapenya tishu za jeshi, hutoa enzymes ya utumbo ndani ya mwili wa mwenyeji, na kunyonya virutubisho vilivyotengenezwa.

Uzazi

Fungi huzaa ngono na/au ngono. Fungi kamili huzalisha wote ngono na asexually, wakati kinachojulikana kama fungi isiyo kamili huzalisha tu asexually (kwa mitosis).

Katika uzazi wa kijinsia na asexual, fungi huzalisha spores zinazoeneza kutoka kwa viumbe vya mzazi kwa ama yaliyo juu ya upepo au kupiga safari juu ya mnyama. Spores ya vimelea ni ndogo na nyepesi kuliko mbegu za mmea. Uyoga mkubwa wa puffball hupasuka wazi na hutoa trilioni ya spores. Idadi kubwa ya spores iliyotolewa huongeza uwezekano wa kutua katika mazingira ambayo itasaidia ukuaji (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): (a) kubwa puff mpira uyoga releases (b) wingu la spores wakati fika ukomavu. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na Roger Griffith; mikopo b: mabadiliko ya kazi na Pearson Scott Foresman, walichangia kwa Wikimedia Foundation)

Uzazi wa Asexual

Fungi huzalisha asexually kwa kugawanyika, budding, au kuzalisha spora. Vipande vya hyphae vinaweza kukua makoloni mapya. Seli za somatic katika buds fomu ya chachu Wakati wa budding (aina ya cytokinesis), aina ya bulge upande wa seli, kiini hugawanya mitotically, na bud hatimaye inajitenga kutoka kiini cha mama (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{6}\): Seli za giza katika micrograph hii mkali wa shamba ni chachu ya pathogenic Histoplasma capsulatum, inayoonekana dhidi ya kuongezeka kwa tishu za bluu za mwanga. Histoplasma hasa huathiri mapafu lakini inaweza kuenea kwa tishu nyingine, na kusababisha histoplasmosis, ugonjwa unaoweza kusababisha kifo. (mikopo: muundo wa kazi na Dr. Libero Ajello, CDC; data wadogo bar kutoka Matt Russell)

Njia ya kawaida ya uzazi wa asexual ni kupitia malezi ya spores asexual, ambayo huzalishwa na mzazi mmoja tu (kwa njia ya mitosis) na ni sawa na mzazi huyo (Kielelezo\(\PageIndex{7}\)). Spores kuruhusu fungi kupanua usambazaji wao na kutawala mazingira mapya. Wanaweza kutolewa kutoka kwa thallus mzazi ama nje au ndani ya kifuko maalum cha uzazi kinachoitwa sporangium.

Kielelezo\(\PageIndex{7}\): Fungi inaweza kuwa na hatua zote za ngono na za ngono za uzazi.

Kuna aina nyingi za spores za asexual. Conidiospores ni spora za unicellular au multicellular zinazotolewa moja kwa moja kutoka ncha au upande wa hypha. Spora nyingine za asexual zinatokea katika kugawanyika kwa hypha kuunda seli moja zinazotolewa kama spora; baadhi ya hizi zina ukuta nene unaozunguka kipande. Hata hivyo wengine hupanda kiini cha mzazi cha mimea. Sporangiospores huzalishwa katika sporangium (Kielelezo\(\PageIndex{8}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{8}\): Micrograph hii nyembamba ya shamba inaonyesha kutolewa kwa spores kutoka sporangium mwishoni mwa hypha inayoitwa sporangiophore. Viumbe ni Mucor sp. kuvu, mold mara nyingi hupatikana ndani ya nyumba. (mikopo: muundo wa kazi na Dr. Lucille Georg, CDC; data ya kiwango cha bar kutoka Matt Russell)

Uzazi wa kijinsia

Uzazi wa kijinsia huanzisha tofauti ya maumbile katika idadi ya fungi. Katika fungi, uzazi wa kijinsia mara nyingi hutokea kwa kukabiliana na hali mbaya ya mazingira. Wakati wa uzazi wa ngono, aina mbili za kuunganisha zinazalishwa. Wakati aina zote za kuunganisha zipo katika mycelium sawa, inaitwa homothallic, au yenye rutuba. Mycelia ya Heterothallic inahitaji mbili tofauti, lakini sambamba, mycelia kuzaliana ngono.

Ingawa kuna tofauti nyingi katika uzazi wa kijinsia wa vimelea, wote ni pamoja na hatua tatu zifuatazo (Kielelezo\(\PageIndex{7}\)). Kwanza, wakati wa plasmogamy (literally, “ndoa au muungano wa cytoplasm”), seli mbili haploidi fyuzi, na kusababisha hatua dikaryotic ambapo viini viwili haploidi coexist katika seli moja. Wakati wa karyogamy (“ndoa ya nyuklia”), kiini cha haploidi hufyuka ili kuunda kiini cha zygote cha diploid. Hatimaye, meiosis hufanyika katika viungo vya gametangia (umoja, gametangium), ambapo gametes ya aina tofauti za kuunganisha zinazalishwa. Katika hatua hii, spores husambazwa katika mazingira.

Unganisha na Kujifunza

Tathmini sifa za fungi kwa kutembelea tovuti hii ya maingiliano kutoka Wisconsin-online.

Muhtasari

Fungi ni viumbe vya eukaryotiki vilivyoonekana kwenye ardhi zaidi ya miaka milioni 450 iliyopita. Hizi ni heterotrofsi na hazina rangi za photosynthetic kama vile klorofili, wala organelles kama vile kloroplasti. Kwa sababu fungi hulisha suala la kuoza na kufa, ni saprobes. Fungi ni waharibifu muhimu ambao hutoa vipengele muhimu katika mazingira. Enzymes za nje huchimba virutubisho vinavyotumiwa na mwili wa kuvu, unaoitwa thallus. Ukuta wa seli nyembamba uliofanywa na chitini huzunguka kiini. Fungi inaweza kuwa unicellular kama yeasts, au kuendeleza mtandao wa filaments inayoitwa mycelium, ambayo mara nyingi huelezwa kama mold. Aina nyingi huzidisha na mzunguko wa uzazi wa kijinsia na wa kijinsia na kuonyesha mchanganyiko wa vizazi. Kikundi kingine cha fungi hawana mzunguko wa ngono. Uzazi wa kijinsia unahusisha plasmogamy (fusion ya cytoplasm), ikifuatiwa na karyogamy (fusion ya nuclei). Meiosis hurejesha watu wa haploid, na kusababisha spores haploid.

faharasa

coenocytic hypha

hypha moja ambayo inakosa septa na ina viini vingi

anaerobes mapema mno

viumbe ambavyo vinaweza kufanya kupumua kwa aerobic na anaerobic na vinaweza kuishi katika mazingira ya oksijeni yenye matajiri na oksijeni

haustoria

iliyopita hyphae juu ya fungi wengi vimelea kwamba kupenya tishu ya majeshi yao, kutolewa Enzymes utumbo, na/au kunyonya virutubisho kutoka jeshi

heterothallic

inaelezea wakati aina moja tu ya kuunganisha iko kwenye mycelium ya mtu binafsi

homothallic

inaelezea wakati aina zote mbili za kuunganisha zipo kwenye mycelium

hypha

filament ya vimelea linajumuisha seli moja au zaidi

karyogamy

fusion ya nuclei

miseliamu

molekuli ya hyphae ya vimelea

mycology

utafiti wa kisayansi wa fungi

wajibisha aerobes

viumbe, kama vile binadamu, kwamba lazima kufanya kupumua aerobic kuishi

wajibu anaerobes

viumbe kwamba tu kufanya anaerobic kupumua na mara nyingi hawezi kuishi mbele ya oksijeni

plasmogamy

fusion ya cytoplasm

saprobe

viumbe kwamba hupata virutubisho kutokana na kuoza jambo hai; pia saprophyte

septa

mgawanyiko wa ukuta wa seli kati ya hyphae

sporangium

mfuko wa uzazi ambao una spores

thallus

mwili wa mimea ya kuvu

chachu

ujumla mrefu kutumika kuelezea fungi unicellular