Caracteristicile biologiei ciupercilor II
Deși oamenii au folosit drojdii și ciuperci încă din timpuri preistorice, până de curând, biologia ciupercilor a fost slab înțeleasă. Până la mijlocul secolului al XX-lea, mulți oameni de știință au clasificat ciupercile ca plante. Ciupercile, ca și plantele, au apărut în cea mai mare parte sesile și aparent înrădăcinate pe loc. Au o structură asemănătoare tulpinilor asemănătoare plantelor, precum și un miceliu fungic asemănător rădăcinii în sol. În plus, modul lor de nutriție a fost prost înțeles. Progresele în domeniul biologiei fungice au fost rezultatul micologiei: studiul științific al ciupercilor. Pe baza dovezilor fosile, ciupercile au apărut în era pre-cambriană, acum aproximativ 450 de milioane de ani. Analiza biologiei moleculare a genomului fungic demonstrează că ciupercile sunt mai strâns legate de animale decât de plante. Sunt un grup polifiletic de organisme care împărtășesc caracteristici, mai degrabă decât împărtășesc un singur strămoș comun.
Conexiune în carieră
Micolog
Micologii sunt biologi care studiază ciuperci. Micologia este o ramură a microbiologiei, iar mulți micologi își încep cariera cu o diplomă în microbiologie. Pentru a deveni micolog, sunt minim necesare o diplomă de licență în științe biologice (de preferință specializată în microbiologie) și un masterat în micologie. Micologii se pot specializa în taxonomie și genomică fungică, biologie moleculară și celulară, patologia plantelor, biotehnologie sau biochimie. Unii microbiologi medicali se concentrează asupra studiului bolilor infecțioase cauzate de ciuperci (micoze). Micologii colaborează cu zoologii și patologii plantelor pentru a identifica și controla infecțiile fungice dificile, cum ar fi pustiul devastator al castanului, declinul misterios al populațiilor de broaște din multe zone ale lumii sau epidemia mortală numită sindromul nasului alb, care decimează liliecii în Estul Statelor Unite.
Agențiile guvernamentale angajează micologi ca cercetători și tehnicieni pentru a monitoriza sănătatea culturilor, a parcurilor naționale și a pădurilor naționale. Micologii sunt angajați și în sectorul privat de companiile care dezvoltă produse de control chimic și biologic sau de produse agricole noi și de companiile care furnizează servicii de combatere a bolilor. Datorită rolului cheie jucat de ciuperci în fermentarea alcoolului și prepararea multor alimente importante, oamenii de știință cu o bună înțelegere a fiziologiei fungice lucrează în mod obișnuit în industria tehnologiei alimentare. Enologia, știința vinificației, se bazează nu numai pe cunoașterea soiurilor de struguri și a compoziției solului, ci și pe o înțelegere solidă a caracteristicilor drojdiilor sălbatice care prosperă în diferite regiuni vitivinicole. Este posibil să achiziționați tulpini de drojdie izolate din regiuni specifice de creștere a strugurilor. Marele chimist și microbiolog francez, Louis Pasteur, a făcut multe dintre descoperirile sale esențiale lucrând la umila drojdie de bere, descoperind astfel procesul de fermentare.
Structura și funcția celulei
Ciupercile sunt eucariote și, ca atare, au o organizare celulară complexă. Ca eucariote, celulele fungice conțin un nucleu legat de membrană. ADN-ul din nucleu este înfășurat în jurul proteinelor histonice, așa cum se observă în alte celule eucariote. Câteva tipuri de ciuperci au structuri comparabile cu plasmidele bacteriene (bucle de ADN); cu toate acestea, transferul orizontal al informațiilor genetice de la o bacterie matură la alta are loc rar la ciuperci. Celulele fungice conțin, de asemenea, mitocondrii și un sistem complex de membrane interne, inclusiv reticulul endoplasmatic și aparatul Golgi.
Figura 1. Amanita muscaria otrăvitoare este originară din regiunile temperate și boreale din America de Nord. (credit: Christine Majul)
Spre deosebire de celulele vegetale, celulele fungice nu au cloroplaste sau clorofilă. Multe ciuperci prezintă culori strălucitoare provenite din alți pigmenți celulari, variind de la roșu la verde până la negru. Amanita muscaria otrăvitoare (fly agaric) este recunoscută prin capacul său roșu aprins cu pete albe (Figura 1). Pigmenții din ciuperci sunt asociați cu peretele celular și joacă un rol protector împotriva radiațiilor ultraviolete. Unii pigmenți fungici sunt toxici.
La fel ca celulele vegetale, celulele fungice au un perete celular gros. Straturile rigide ale pereților celulari fungici conțin polizaharide complexe numite chitină și glucani. Chitina, găsită și în exoscheletul insectelor, conferă rezistență structurală pereților celulari ai ciupercilor. Peretele protejează celula de desicare și de prădători. Ciupercile au membrane plasmatice similare cu alte eucariote, cu excepția faptului că structura este stabilizată de ergosterol: o moleculă de steroizi care înlocuiește colesterolul găsit în membranele celulare animale. Cei mai mulți membri ai regatului Ciuperci sunt nemotivi. Flagelele sunt produse numai de gametii din primitivul Phylum Chytridiomycota.
Creştere
Figura 2. Candida albicans. (credit: modificare a lucrării de către Dr. Godon Roberstad, CDC; date de la barele la scară de la Matt Russell)
Corpul vegetativ al unei ciuperci este un talus unicelular sau multicelular. Ciupercile dimorfe se pot schimba de la starea unicelulară la cea multicelulară în funcție de condițiile de mediu. Ciupercile unicelulare sunt denumite în general drojdii. Saccharomyces cerevisiae (drojdie de brutar) și speciile Candida (agenții aftei, o infecție fungică obișnuită) sunt exemple de ciuperci unicelulare (Figura 2). Canadida albicans este o celulă de drojdie și agentul candidozei și afte și are o morfologie similară cu a bacteriilor coccus; cu toate acestea, drojdia este un organism eucariot (notați nucleul).
Majoritatea ciupercilor sunt organisme multicelulare. Ele prezintă două etape morfologice distincte: vegetativ și reproductiv. Stadiul vegetativ constă dintr-o încurcătură de structuri subțiri asemănătoare firelor numite hife (singular, hifă), în timp ce stadiul de reproducere poate fi mai vizibil. Masa hifelor este un miceliu (Figura 3).
Figura 3. Miceliul ciupercii Neotestudina rosati poate fi patogen pentru om. Ciuperca intră printr-o tăietură sau o răzuire și dezvoltă un micetom, o infecție subcutanată cronică. (credit: CDC)
Poate crește pe o suprafață, în sol sau material în descompunere, într-un lichid sau chiar pe țesut viu. Deși hifele individuale trebuie observate la microscop, miceliul unei ciuperci poate fi foarte mare, unele specii fiind cu adevărat „ciuperca urâtă”. Gigantul Armillaria solidipes (ciuperca de miere) este considerat cel mai mare organism de pe Pământ, răspândindu-se pe mai mult de 2.000 de acri de sol subteran din estul Oregonului; se estimează că are cel puțin 2.400 de ani.