Identificar las características comunes de los hongos

La palabra hongo proviene de la palabra latina para hongos. De hecho, el hongo familiar es una estructura reproductiva utilizada por muchos tipos de hongos. Sin embargo, también hay muchas especies de hongos que no producen hongos en absoluto. Al ser eucariotas, una célula fúngica típica contiene un núcleo verdadero y muchos orgánulos unidos a la membrana. Los Hongos del reino incluyen una enorme variedad de organismos vivos denominados colectivamente Eucomycota, u Hongos verdaderos. Si bien los científicos han identificado alrededor de 100,000 especies de hongos, esto es solo una fracción de los 1.5 millones de especies de hongos probablemente presentes en la Tierra. Los hongos comestibles, las levaduras, el moho negro y el productor del antibiótico penicilina, Penicillium notatum, son todos miembros del Hongo del reino, que pertenece al dominio Eukarya.

Los hongos, una vez considerados organismos similares a las plantas, están más estrechamente relacionados con los animales que con las plantas. Los hongos no son capaces de fotosíntesis: son heterótrofos porque utilizan compuestos orgánicos complejos como fuentes de energía y carbono. Algunos organismos fúngicos se multiplican solo asexualmente, mientras que otros experimentan reproducción asexual y reproducción sexual con alternancia de generaciones. La mayoría de los hongos producen un gran número de esporas, que son células haploides que pueden sufrir mitosis para formar individuos haploides multicelulares. Al igual que las bacterias, los hongos desempeñan un papel esencial en los ecosistemas porque son descomponedores y participan en el ciclo de los nutrientes al descomponer los materiales orgánicos en moléculas simples.

Estructura y Función celular

Los hongos son eucariotas y, como tales, tienen una organización celular compleja. Como eucariotas, las células fúngicas contienen un núcleo unido a la membrana. El ADN en el núcleo está envuelto alrededor de las proteínas histónicas, como se observa en otras células eucariotas. Algunos tipos de hongos tienen estructuras comparables a los plásmidos bacterianos (bucles de ADN); sin embargo, la transferencia horizontal de información genética de una bacteria madura a otra rara vez ocurre en los hongos. Las células fúngicas también contienen mitocondrias y un complejo sistema de membranas internas, incluido el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi.

A diferencia de las células vegetales, las células fúngicas no tienen cloroplastos ni clorofila. Muchos hongos muestran colores brillantes que surgen de otros pigmentos celulares, que van del rojo al verde y al negro. La venenosa Amanita muscaria (matamoscas) es reconocible por su gorra de color rojo brillante con manchas blancas (Figura 1). Los pigmentos en los hongos están asociados con la pared celular y desempeñan un papel protector contra la radiación ultravioleta. Algunos pigmentos fúngicos son tóxicos.

Al igual que las células vegetales, las células fúngicas tienen una pared celular gruesa. Las capas rígidas de las paredes celulares de los hongos contienen polisacáridos complejos llamados quitina y glucanos. La quitina, que también se encuentra en el exoesqueleto de los insectos, da resistencia estructural a las paredes celulares de los hongos. La pared protege la célula de la desecación y los depredadores. Los hongos tienen membranas plasmáticas similares a otras eucariotas, excepto que la estructura está estabilizada por ergosterol: una molécula de esteroides que reemplaza el colesterol que se encuentra en las membranas celulares de los animales. La mayoría de los miembros de los Hongos del reino son no móviles. Los flagelos son producidos solo por los gametos en el filo primitivo Chytridiomycota.

Hábitats

Aunque los hongos se asocian principalmente con ambientes húmedos y fríos que proporcionan un suministro de materia orgánica, colonizan una sorprendente diversidad de hábitats, desde el agua de mar hasta la piel y las membranas mucosas humanas. Los quítridos se encuentran principalmente en ambientes acuáticos. Otros hongos, como Coccidioides immitis, que causa neumonía cuando se inhalan sus esporas, prosperan en el suelo seco y arenoso del suroeste de los Estados Unidos. Los hongos que parasitan los arrecifes de coral viven en el océano. Sin embargo, la mayoría de los miembros de los Hongos del Reino crecen en el suelo del bosque, donde el ambiente oscuro y húmedo es rico en restos en descomposición de plantas y animales. En estos ambientes, los hongos juegan un papel importante como descomponedores y recicladores, lo que hace posible que los miembros de los otros reinos reciban nutrientes y vivan.

Nutrición

Al igual que los animales, los hongos son heterótrofos; utilizan compuestos orgánicos complejos como fuente de carbono, en lugar de fijar el dióxido de carbono de la atmósfera como lo hacen algunas bacterias y la mayoría de las plantas. Además, los hongos no fijan el nitrógeno de la atmósfera. Al igual que los animales, deben obtenerlo de su dieta. Sin embargo, a diferencia de la mayoría de los animales, que ingieren alimentos y luego los digieren internamente en órganos especializados, los hongos realizan estos pasos en orden inverso; la digestión precede a la ingestión. En primer lugar, las exoenzimas se transportan fuera de las hifas, donde procesan los nutrientes del medio ambiente. Luego, las moléculas más pequeñas producidas por esta digestión externa se absorben a través de la gran superficie del micelio. Al igual que con las células animales, el polisacárido de almacenamiento es glucógeno, en lugar de almidón, como se encuentra en las plantas.

Los hongos son en su mayoría saprófitos (también conocidos como saprófitos): organismos que derivan nutrientes de la materia orgánica en descomposición. Obtienen sus nutrientes de materia orgánica muerta o en descomposición: principalmente material vegetal. Las exoenzimas fúngicas son capaces de descomponer los polisacáridos insolubles, como la celulosa y la lignina de la madera muerta, en moléculas de glucosa fácilmente absorbibles. El carbono, el nitrógeno y otros elementos se liberan al medio ambiente. Debido a sus variadas vías metabólicas, los hongos cumplen un importante papel ecológico y están siendo investigados como herramientas potenciales en la biorremediación. Por ejemplo, algunas especies de hongos se pueden utilizar para descomponer el gasóleo y los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP). Otras especies absorben metales pesados, como el cadmio y el plomo.

Algunos hongos son parásitos, infectando plantas o animales. La peste y la enfermedad del olmo holandés afectan a las plantas, mientras que el pie de atleta y la candidiasis (candidiasis) son infecciones micóticas médicamente importantes en los seres humanos. En ambientes pobres en nitrógeno, algunos hongos recurren a la depredación de nematodos (pequeños gusanos redondos no segmentados). Las especies de hongos Arthrobotrys tienen una serie de mecanismos para atrapar nematodos. Un mecanismo implica anillos constrictores dentro de la red de hifas. Los anillos se hinchan cuando tocan el nematodo, agarrándolo firmemente. El hongo penetra en el tejido del gusano extendiendo hifas especializadas llamadas haustoria. Muchos hongos parásitos poseen haustoria, ya que estas estructuras penetran en los tejidos del huésped, liberan enzimas digestivas dentro del cuerpo del huésped y absorben los nutrientes digeridos.

Growth

El cuerpo vegetativo de un hongo es un talo unicelular o multicelular. Los hongos dimórficos pueden cambiar de estado unicelular a multicelular dependiendo de las condiciones ambientales. Los hongos unicelulares se conocen generalmente como levaduras. Saccharomyces cerevisiae (levadura de panadería) y las especies de Candida (los agentes de la candidiasis, una infección fúngica común) son ejemplos de hongos unicelulares (Figura 2). Canadida albicans es una célula de levadura y el agente de la candidiasis y la candidiasis bucal y tiene una morfología similar a la de la bacteria coccus; sin embargo, la levadura es un organismo eucariótico (nótese el núcleo).

La mayoría de los hongos son organismos multicelulares. Presentan dos etapas morfológicas distintas: la vegetativa y la reproductiva. La etapa vegetativa consiste en una maraña de esbeltas estructuras en forma de hilo llamadas hifas (singular, hifa), mientras que la etapa reproductiva puede ser más conspicua. La masa de las hifas es un micelio (Figura 3).

Puede crecer en una superficie, en el suelo o en material en descomposición, en un líquido o incluso en tejido vivo. Aunque las hifas individuales deben observarse bajo un microscopio, el micelio de un hongo puede ser muy grande, con algunas especies que realmente son «el hongo gigantesco».»El gigante Armillaria solidipes (hongo de miel) es considerado el organismo más grande de la Tierra, extendiéndose a través de más de 2,000 acres de suelo subterráneo en el este de Oregón; se estima que tiene al menos 2,400 años de antigüedad.

La mayoría de las hifas fúngicas se dividen en células separadas por paredes terminales llamadas septos (singular, septo) (Figura 4a, c). En la mayoría de los filos de hongos, pequeños agujeros en los septos permiten el rápido flujo de nutrientes y pequeñas moléculas de célula a célula a lo largo de la hifa. Se describen como septos perforados. Las hifas en moldes de pan (que pertenecen al filo Zygomycota) no están separadas por septos. En cambio, están formadas por células grandes que contienen muchos núcleos, una disposición descrita como hifas cenocíticas (Figura 4b).

Los hongos prosperan en ambientes húmedos y ligeramente ácidos, y pueden crecer con o sin luz. Varían en su requerimiento de oxígeno. La mayoría de los hongos son aerobios obligados, que requieren oxígeno para sobrevivir. Otras especies, como la Chytridiomycota que residen en el rumen del ganado, son anaerobios obligados, en el sentido de que solo usan respiración anaeróbica porque el oxígeno interrumpirá su metabolismo o los matará. Las levaduras son intermedias, siendo anaerobias facultativas. Esto significa que crecen mejor en presencia de oxígeno usando respiración aeróbica, pero pueden sobrevivir usando respiración anaeróbica cuando el oxígeno no está disponible. El alcohol producido a partir de la fermentación de la levadura se utiliza en la producción de vino y cerveza.

Reproducción

Los hongos se reproducen sexual y / o asexualmente. Los hongos perfectos se reproducen tanto sexual como asexualmente, mientras que los hongos imperfectos se reproducen solo asexualmente (por mitosis).

Tanto en la reproducción sexual como en la asexual, los hongos producen esporas que se dispersan del organismo progenitor flotando en el viento o enganchándose a un animal. Las esporas de hongos son más pequeñas y ligeras que las semillas de plantas. El hongo globo gigante se abre y libera billones de esporas. La gran cantidad de esporas liberadas aumenta la probabilidad de aterrizar en un entorno que favorezca el crecimiento (Figura 5).

Reproducción asexual

Los hongos se reproducen asexualmente por fragmentación, brotación o producción de esporas. Fragmentos de hifas pueden hacer crecer nuevas colonias. Células somáticas en forma de brotes de levadura. Durante el brote (un tipo de citocinesis), se forma un bulto en el lado de la célula, el núcleo se divide mitóticamente y el brote finalmente se separa de la célula madre. El histoplasma (Figura 6) infecta principalmente los pulmones, pero puede diseminarse a otros tejidos, causando histoplasmosis, una enfermedad potencialmente mortal.

El modo más común de reproducción asexual es a través de la formación de esporas asexuales, que son producidas por un solo padre (a través de la mitosis) y son genéticamente idénticas a ese padre (Figura 7). Las esporas permiten a los hongos expandir su distribución y colonizar nuevos ambientes. Pueden liberarse del talo progenitor fuera o dentro de un saco reproductivo especial llamado esporangio.

Hay muchos tipos de esporas asexuales. Las conidiosporas son esporas unicelulares o multicelulares que se liberan directamente desde la punta o el lado de la hifa. Otras esporas asexuales se originan en la fragmentación de una hifa para formar células individuales que se liberan como esporas; algunos de ellos tienen una pared gruesa que rodea el fragmento. Otros brotan de la célula madre vegetativa. Las esporangiosporas se producen en un esporangio (Figura 8).

Reproducción sexual

La reproducción sexual introduce variación genética en una población de hongos. En los hongos, la reproducción sexual a menudo ocurre en respuesta a condiciones ambientales adversas. Durante la reproducción sexual, se producen dos tipos de apareamiento. Cuando ambos tipos de apareamiento están presentes en el mismo micelio, se llama homotálico o autofértil. Los micelios heterotálicos requieren dos micelios diferentes, pero compatibles, para reproducirse sexualmente.

Aunque hay muchas variaciones en la reproducción sexual por hongos, todas incluyen las tres etapas siguientes (Figura 7). En primer lugar, durante la plasmogamia (literalmente, «matrimonio o unión de citoplasma»), dos células haploides se fusionan, lo que conduce a una etapa dicariótica en la que dos núcleos haploides coexisten en una sola célula. Durante la cariogamia («matrimonio nuclear»), los núcleos haploides se fusionan para formar un núcleo cigoto diploide. Finalmente, la meiosis tiene lugar en los órganos del gametangio (singular, gametangio), en los que se generan gametos de diferentes tipos de apareamiento. En esta etapa, las esporas se diseminan al medio ambiente.

Fungívoros

La dispersión animal es importante para algunos hongos porque un animal puede transportar esporas a distancias considerables de la fuente. Las esporas de hongos rara vez se degradan por completo en el tracto gastrointestinal de un animal, y muchas son capaces de germinar cuando se pasan en las heces. Algunos hongos de estiércol en realidad requieren el paso a través del sistema digestivo de los herbívoros para completar su ciclo de vida. La trufa negra, un manjar gourmet preciado, es el cuerpo fructífero de un hongo subterráneo. Casi todas las trufas son ectomicorrícicas, y por lo general se encuentran en estrecha asociación con los árboles. Los animales comen trufas y dispersan las esporas. En Italia y Francia, los cazadores de trufas utilizan cerdos para olfatear las trufas. Las hembras de cerdo se sienten atraídas por las trufas porque el hongo libera un compuesto volátil estrechamente relacionado con una feromona producida por los cerdos machos.

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