Identificer de fælles egenskaber ved svampe

ordet svamp kommer fra det latinske ord for svampe. Faktisk er den velkendte svamp en reproduktiv struktur, der bruges af mange typer svampe. Der er dog også mange svampearter, der slet ikke producerer svampe. At være eukaryoter indeholder en typisk svampecelle en ægte kerne og mange membranbundne organeller. Kongeriget svampe inkluderer et enormt udvalg af levende organismer, der kollektivt kaldes Eucomycota, eller ægte svampe. Mens forskere har identificeret omkring 100.000 svampearter, er dette kun en brøkdel af de 1,5 millioner svampearter, der sandsynligvis findes på jorden. Spiselige svampe, gær, sort skimmel og producenten af antibiotikumet penicillin, Penicillium notatum, er alle medlemmer af kongeriget svampe, der hører til domænet Eukarya.

svampe, der engang blev betragtet som plantelignende organismer, er tættere beslægtede med dyr end planter. Svampe er ikke i stand til fotosyntese: de er heterotrofe, fordi de bruger komplekse organiske forbindelser som energikilder og kulstof. Nogle svampeorganismer formerer sig kun aseksuelt, mens andre gennemgår både aseksuel reproduktion og seksuel reproduktion med generationsskifte. De fleste svampe producerer et stort antal sporer, som er haploide celler, der kan gennemgå mitose for at danne multicellulære, haploide individer. Ligesom bakterier spiller svampe en vigtig rolle i økosystemer, fordi de er nedbrydere og deltager i cykling af næringsstoffer ved at nedbryde organiske materialer til enkle molekyler.

cellestruktur og funktion

svampe er eukaryoter og har som sådan en kompleks cellulær organisation. Som eukaryoter indeholder svampeceller en membranbundet kerne. DNA ‘ et i kernen er viklet omkring histonproteiner, som det observeres i andre eukaryote celler. Et par typer svampe har strukturer, der kan sammenlignes med bakterielle plasmider (sløjfer af DNA); imidlertid forekommer den vandrette overførsel af genetisk information fra en moden bakterie til en anden sjældent i svampe. Svampeceller indeholder også mitokondrier og et komplekst system af indre membraner, herunder det endoplasmatiske retikulum og Golgi-apparatet.

i modsætning til planteceller har svampeceller ikke kloroplaster eller klorofyl. Mange svampe viser lyse farver, der stammer fra andre cellulære pigmenter, lige fra rød til grøn til sort. Den giftige Amanita muscaria (fly agaric) kan genkendes af sin lyse røde hætte med hvide pletter (Figur 1). Pigmenter i svampe er forbundet med cellevæggen og spiller en beskyttende rolle mod ultraviolet stråling. Nogle svampepigmenter er giftige.

ligesom planteceller har svampeceller en tyk cellevæg. De stive lag af svampecellevægge indeholder komplekse polysaccharider kaldet chitin og glucaner. Chitin, der også findes i insektens eksoskelet, giver strukturel styrke til svampens cellevægge. Væggen beskytter cellen mod udtørring og rovdyr. Svampe har plasmamembraner svarende til andre eukaryoter, bortset fra at strukturen stabiliseres af ergosterol: et steroidmolekyle, der erstatter kolesterolet, der findes i dyrecellemembraner. De fleste medlemmer af kongeriget svampe er ikke-farvede. Flagella produceres kun af gameterne i den primitive Phylum Chytridiomycota.

habitater

selvom svampe primært er forbundet med fugtige og kølige miljøer, der leverer organisk materiale, koloniserer de en overraskende mangfoldighed af levesteder, fra havvand til menneskelig hud og slimhinder. Chytrids findes primært i vandmiljøer. Andre svampe, såsom Coccidioides immitis, som forårsager lungebetændelse, når dets sporer indåndes, trives i den tørre og sandede jord i det sydvestlige USA. Svampe, der parasiterer koralrev, lever i havet. Imidlertid vokser de fleste medlemmer af Kongeriget svampe på skovbunden, hvor det mørke og fugtige miljø er rig på forfaldne affald fra planter og dyr. I disse miljøer spiller svampe en vigtig rolle som nedbrydere og genanvendere, hvilket gør det muligt for medlemmer af de andre kongeriger at blive forsynet med næringsstoffer og leve.

ernæring

ligesom dyr er svampe heterotrofer; de bruger komplekse organiske forbindelser som en kilde til kulstof i stedet for at fikse kulsyre fra atmosfæren, ligesom nogle bakterier og de fleste planter gør. Desuden løser svampe ikke nitrogen fra atmosfæren. Ligesom dyr skal de få det fra deres kost. I modsætning til de fleste dyr, der indtager mad og derefter fordøjer det internt i specialiserede organer, udfører svampe disse trin i omvendt rækkefølge; fordøjelsen går forud for indtagelse. For det første transporteres eksoensymer ud af hyferne, hvor de behandler næringsstoffer i miljøet. Derefter absorberes de mindre molekyler, der produceres ved denne eksterne fordøjelse, gennem mycelets store overfladeareal. Som med dyreceller er polysaccharidet til opbevaring glykogen snarere end stivelse, som det findes i planter.

svampe er for det meste saprobes (også kendt som saprophytes): organismer, der stammer næringsstoffer fra forfaldne organiske stoffer. De får deres næringsstoffer fra dødt eller nedbrydende organisk materiale: hovedsageligt plantemateriale. De er i stand til at nedbryde uopløselige polysaccharider, såsom cellulose og lignin af dødt træ, til let absorberbare glucosemolekyler. Kulstof, nitrogen og andre elementer frigives således i miljøet. På grund af deres forskellige metaboliske veje opfylder svampe en vigtig økologisk rolle og undersøges som potentielle værktøjer i bioremediering. For eksempel kan nogle svampearter bruges til at nedbryde dieselolie og polycykliske aromatiske kulbrinter (PAH ‘ er). Andre arter optager tungmetaller, såsom cadmium og bly.

nogle svampe er parasitære, inficerer enten planter eller dyr. Smut og hollandsk Alm sygdom påvirker planter, mens atletens fod og candidiasis (thrush) er medicinsk vigtige svampeinfektioner hos mennesker. I miljøer, der er fattige i kvælstof, tyr nogle svampe til rovdyr af nematoder (små ikke-segmenterede rundorm). Arter af Arthrobotrys svampe har en række mekanismer til at fange nematoder. En mekanisme involverer indsnævring af ringe inden for netværket af hyfer. Ringene svulmer, når de rører ved nematoden og griber den i et tæt greb. Svampen trænger ind i ormens væv ved at udvide specialiserede hyfer kaldet haustoria. Mange parasitære svampe har haustoria, da disse strukturer trænger ind i værtens væv, frigiver fordøjelsessymer i værtens krop og absorberer de fordøjede næringsstoffer.

vækst

den vegetative krop af en svamp er en encellet eller multicellulær thallus. Dimorfe svampe kan ændre sig fra encellulær til multicellulær tilstand afhængigt af miljøforholdene. Encellede svampe kaldes generelt gær. Saccharomyces cerevisiae (bagergær) og Candida-arter (midlerne til thrush, en almindelig svampeinfektion) er eksempler på encellede svampe (figur 2). Canadida albicans er en gærcelle og midlet til candidiasis og thrush og har en lignende morfologi som coccus bakterier; dog er gær en eukaryot organisme (Bemærk kernen).

de fleste svampe er multicellulære organismer. De viser to forskellige morfologiske stadier: det vegetative og reproduktive. Det vegetative stadium består af et virvar af slanke trådlignende strukturer kaldet hyfer (ental, hyfer), mens reproduktionsstadiet kan være mere iøjnefaldende. Massen af hyfer er et mycelium (figur 3).

det kan vokse på en overflade, i jord eller rådnende materiale, i en væske eller endda på levende væv. Selvom individuelle hyfer skal observeres under et mikroskop, kan svampens mycelium være meget stort, hvor nogle arter virkelig er “svampen humongous.”Den gigantiske Armillaria solidipes (honningsvamp) betragtes som den største organisme på jorden og spredes over mere end 2.000 hektar underjordisk jord i det østlige Oregon; det anslås at være mindst 2.400 år gammel.

de fleste svampehyfer er opdelt i separate celler efter endevægge kaldet septa (ental, septum) (figur 4a, c). I de fleste phyla af svampe tillader små huller i septa den hurtige strøm af næringsstoffer og små molekyler fra celle til celle langs hyferne. De beskrives som perforeret septa. Hyferne i brødforme (som hører til Phylum Gygomycota) adskilles ikke af septa. I stedet dannes de af store celler, der indeholder mange kerner, et arrangement beskrevet som coenocytisk hyfer (figur 4b).

svampe trives i miljøer, der er fugtige og lidt sure og kan vokse med eller uden lys. De varierer i deres iltbehov. De fleste svampe er obligatoriske aerobes, der kræver ilt for at overleve. Andre arter, såsom Chytridiomycota, der bor i kvægens vom, er er obligatoriske anaerober, idet de kun bruger anaerob respiration, fordi ilt vil forstyrre deres stofskifte eller dræbe dem. Gær er mellemliggende, idet de er fakultative anaerober. Dette betyder, at de vokser bedst i nærvær af ilt ved hjælp af aerob respiration, men kan overleve ved hjælp af anaerob respiration, når ilt ikke er tilgængeligt. Alkoholen fremstillet ved gærfermentering anvendes til vin-og ølproduktion.

reproduktion

svampe reproducerer seksuelt og / eller aseksuelt. Perfekte svampe reproducerer både seksuelt og aseksuelt, mens ufuldkomne svampe kun reproducerer aseksuelt (ved mitose).

i både seksuel og aseksuel reproduktion producerer svampe sporer, der spredes fra moderorganismen ved enten at flyde på vinden eller slå en tur på et dyr. Svampesporer er mindre og lettere end plantefrø. Den kæmpe puffball champignon brister åben og frigiver billioner af sporer. Det enorme antal frigivne sporer øger sandsynligheden for landing i et miljø, der understøtter vækst (figur 5).

aseksuel reproduktion

svampe reproducerer aseksuelt ved fragmentering, spirende eller producerende sporer. Fragmenter af hyfer kan vokse nye kolonier. Somatiske celler i gær danner knopper. Under spirende (en type cytokinesis) dannes en bule på siden af cellen, kernen deler sig mitotisk, og knoppen løsner sig i sidste ende fra modercellen. Histoplasma (figur 6) inficerer primært lunger, men kan sprede sig til andre væv og forårsage histoplasmose, en potentielt dødelig sygdom.

den mest almindelige form for aseksuel reproduktion er gennem dannelsen af aseksuelle sporer, som kun produceres af en forælder (gennem mitose) og er genetisk identiske med den forælder (Figur 7). Sporer tillader svampe at udvide deres distribution og kolonisere nye miljøer. De kan frigives fra moderselskabet thallus enten udenfor eller inden for en særlig reproduktiv sac kaldet et sporangium.

der er mange typer aseksuelle sporer. Conidiosporer er encellede eller multicellulære sporer, der frigives direkte fra spidsen eller siden af hyphaen. Andre aseksuelle sporer stammer fra fragmenteringen af en hyfer til dannelse af enkeltceller, der frigives som sporer; nogle af disse har en tyk mur omkring fragmentet. Endnu andre knopper af den vegetative forældercelle. Sporangiosporer produceres i et sporangium (figur 8).

seksuel reproduktion

seksuel reproduktion introducerer genetisk variation i en population af svampe. I svampe forekommer seksuel reproduktion ofte som reaktion på ugunstige miljøforhold. Under seksuel reproduktion produceres to parringstyper. Når begge parringstyper er til stede i det samme mycelium, kaldes det homotallisk eller selvfrugtbar. Heterothallisk mycelia kræver to forskellige, men kompatible, mycelier at reproducere seksuelt.

selvom der er mange variationer i svampes seksuel reproduktion, inkluderer alle de følgende tre faser (Figur 7). For det første smelter to haploide celler under plasmogami (bogstaveligt talt “ægteskab eller forening af cytoplasma”), hvilket fører til et dikaryotisk stadium, hvor to haploide kerner eksisterer sammen i en enkelt celle. Under karyogami (“atomægteskab”) smelter de haploide kerner sammen for at danne en diploid gygotekerne. Endelig finder meiose sted i gametangia (singular, gametangium) organer, hvor gameter af forskellige parringstyper genereres. På dette stadium spredes sporer i miljøet.

Fungivores

dyrespredning er vigtig for nogle svampe, fordi et dyr kan bære sporer betydelige afstande fra kilden. Svampesporer nedbrydes sjældent fuldstændigt i mave-tarmkanalen hos et dyr, og mange er i stand til at spire, når de føres i fæces. Nogle svampesvampe kræver faktisk passage gennem fordøjelsessystemet hos planteædere for at fuldføre deres livscyklus. Den sorte trøffel—en værdsat gourmet-delikatesse-er frugtkroppen af en underjordisk svamp. Næsten alle trøfler er ectomycorrhisale og findes normalt i tæt tilknytning til træer. Dyr spiser trøfler og spreder sporerne. I Italien og Frankrig bruger trøffeljægere kvindelige grise til at snuse trøfler ud. Kvindelige grise tiltrækkes af trøfler, fordi svampen frigiver en flygtig forbindelse, der er tæt beslægtet med en feromon produceret af mandlige grise.

Tjek din forståelse

Besvar nedenstående spørgsmål for at se, hvor godt du forstår emnerne i det foregående afsnit. Denne korte test tæller ikke med i din karakter i klassen, og du kan genoptage den et ubegrænset antal gange.

brug denne test til at kontrollere din forståelse og beslutte, om du vil (1) studere det foregående afsnit yderligere eller (2) gå videre til næste afsnit.