identifiera de gemensamma egenskaperna hos svampar

ordet svamp kommer från det latinska ordet för svamp. Den välbekanta svampen är faktiskt en reproduktiv struktur som används av många typer av svampar. Men det finns också många svamparter som inte producerar svamp alls. Som eukaryoter innehåller en typisk svampcell en sann kärna och många membranbundna organeller. Kungariket svampar innehåller en enorm mängd levande organismer som kollektivt kallas Eucomycota, eller sanna svampar. Medan forskare har identifierat cirka 100 000 svamparter, är detta bara en bråkdel av de 1,5 miljoner svamparter som sannolikt finns på jorden. Ätliga svampar, jäst, svart mögel och producenten av antibiotikumet penicillin, Penicillium notatum, är alla medlemmar i kungariket svampar, som tillhör domänen Eukarya.

svampar, som en gång anses vara växtliknande organismer, är närmare besläktade med djur än växter. Svampar kan inte fotosyntes: de är heterotrofa eftersom de använder komplexa organiska föreningar som energikällor och kol. Vissa svamporganismer multiplicerar endast asexuellt, medan andra genomgår både asexuell reproduktion och sexuell reproduktion med generationsväxling. De flesta svampar producerar ett stort antal sporer, som är haploida celler som kan genomgå mitos för att bilda multicellulära, haploida individer. Liksom bakterier spelar svampar en viktig roll i ekosystemen eftersom de är sönderdelare och deltar i cykling av näringsämnen genom att bryta ner organiska material till enkla molekyler.

cellstruktur och funktion

svampar är eukaryoter och har som sådan en komplex cellulär organisation. Som eukaryoter innehåller svampceller en membranbunden kärna. DNA i kärnan lindas runt histonproteiner, vilket observeras i andra eukaryota celler. Några typer av svampar har strukturer som är jämförbara med bakteriella plasmider (DNA-slingor); emellertid förekommer den horisontella överföringen av genetisk information från en mogen bakterie till en annan sällan i svampar. Svampceller innehåller också mitokondrier och ett komplext system av inre membran, inklusive endoplasmatisk retikulum och Golgi-apparaten.

till skillnad från växtceller har svampceller inte kloroplaster eller klorofyll. Många svampar visar ljusa färger som härrör från andra cellulära pigment, allt från rött till grönt till svart. Den giftiga Amanita muscaria (fly agaric) känns igen av sin ljusröda keps med vita fläckar (Figur 1). Pigment i svampar är associerade med cellväggen och spelar en skyddande roll mot ultraviolett strålning. Vissa svamppigment är giftiga.

liksom växtceller har svampceller en tjock cellvägg. De styva skikten av svampcellväggar innehåller komplexa polysackarider som kallas kitin och glukaner. Chitin, som också finns i insektens exoskelett, ger strukturell styrka till svampens cellväggar. Väggen skyddar cellen från uttorkning och rovdjur. Svampar har plasmamembran som liknar andra eukaryoter, förutom att strukturen stabiliseras av ergosterol: en steroidmolekyl som ersätter kolesterolet som finns i djurcellsmembran. De flesta medlemmar i kungariket svampar är icke-rörliga. Flagella produceras endast av könscellerna i den primitiva fylum Chytridiomycota.

livsmiljöer

även om svampar främst är förknippade med fuktiga och svala miljöer som ger tillgång till organiskt material, koloniserar de en överraskande mångfald av livsmiljöer, från havsvatten till mänsklig hud och slemhinnor. Chytrider finns främst i vattenmiljöer. Andra svampar, såsom Coccidioides immitis, som orsakar lunginflammation när dess sporer inhaleras, trivs i den torra och sandiga jorden i sydvästra USA. Svampar som parasiterar korallrev lever i havet. Men de flesta medlemmar av Kungariket svampar växer på skogsbotten, där den mörka och fuktiga miljön är rik på förfallna skräp från växter och djur. I dessa miljöer spelar svampar en viktig roll som nedbrytare och återvinnare, vilket gör det möjligt för medlemmar i de andra kungarna att förses med näringsämnen och leva.

näring

liksom djur är svampar heterotrofer; de använder komplexa organiska föreningar som en källa till kol, snarare än att fixa koldioxid från atmosfären, liksom vissa bakterier och de flesta växter. Dessutom fixar svampar inte kväve från atmosfären. Liksom djur måste de få det från sin kost. Men till skillnad från de flesta djur, som äter mat och sedan smälter det internt i specialiserade organ, utför svampar dessa steg i omvänd ordning; matsmältningen föregår intag. Först transporteras exoenzymer ut ur hyferna, där de bearbetar näringsämnen i miljön. Därefter absorberas de mindre molekylerna som produceras av denna yttre matsmältning genom myceliets stora ytarea. Som med djurceller är polysackariden av lagring glykogen, snarare än stärkelse, som finns i växter.

svampar är mestadels saprober (även kända som saprofyter): organismer som härleder näringsämnen från förfallande organiskt material. De får sina näringsämnen från dött eller sönderdelande organiskt material: främst växtmaterial. Svampexoenzymer kan bryta ner olösliga polysackarider, såsom cellulosa och lignin av dött trä, till lätt absorberbara glukosmolekyler. Kolet, kvävet och andra element släpps således ut i miljön. På grund av deras olika metaboliska vägar fyller svampar en viktig ekologisk roll och undersöks som potentiella verktyg vid bioremediering. Till exempel kan vissa svamparter användas för att bryta ner dieselolja och polycykliska aromatiska kolväten (PAH). Andra arter tar upp tungmetaller, såsom kadmium och bly.

vissa svampar är parasitiska och infekterar antingen växter eller djur. Smut och holländsk almsjukdom påverkar växter, medan fotsvamp och candidiasis (tröst) är medicinskt viktiga svampinfektioner hos människor. I miljöer som är fattiga i kväve tillgriper vissa svampar predation av nematoder (små icke-segmenterade rundmaskar). Arter av Arthrobotrys svampar har ett antal mekanismer för att fälla nematoder. En mekanism innefattar förträngande ringar inom nätverket av hyfer. Ringarna sväller när de rör vid nematoden och griper den i ett tätt grepp. Svampen tränger in i maskens vävnad genom att utvidga specialiserade hyfer som kallas haustoria. Många parasitiska svampar har haustoria, eftersom dessa strukturer tränger in i värdens vävnader, släpper ut matsmältningsenzymer i värdens kropp och absorberar de smälta näringsämnena.

tillväxt

den vegetativa kroppen av en svamp är en unicellulär eller multicellulär thallus. Dimorfa svampar kan förändras från unicellulärt till multicellulärt tillstånd beroende på miljöförhållanden. Unicellulära svampar kallas i allmänhet jäst. Saccharomyces cerevisiae (bagerijäst) och Candida-arter (medel för tröst, en vanlig svampinfektion) är exempel på encelliga svampar (Figur 2). Canadida albicans är en jästcell och medlet för candidiasis och tröst och har en liknande morfologi som coccusbakterier; jäst är emellertid en eukaryot organism (notera kärnan).

de flesta svampar är multicellulära organismer. De visar två distinkta morfologiska stadier: det vegetativa och reproduktiva. Det vegetativa stadiet består av en troll av smala trådliknande strukturer som kallas hyphae (singular, hypha), medan reproduktionssteget kan vara mer iögonfallande. Massan av hyphae är ett mycelium (Figur 3).

det kan växa på en yta, i jord eller förfallande material, i en vätska eller till och med på levande vävnad. Även om enskilda hyfer måste observeras under ett mikroskop, kan svampens mycelium vara mycket stort, med vissa arter som verkligen är ”svampen humongous.”Den jätte Armillaria solidipes (honungsvamp) anses vara den största organismen på jorden och sprider sig över mer än 2000 hektar underjordisk mark i östra Oregon; Det beräknas vara minst 2400 år gammalt.

de flesta svamphyfer är uppdelade i separata celler av ändväggar som kallas septa (singular, septum) (figur 4a, c). I de flesta phyla av svampar möjliggör små hål i septa det snabba flödet av näringsämnen och små molekyler från cell till cell längs hypha. De beskrivs som perforerad septa. Hyphae i brödformar (som tillhör Phylum Zygomycota) separeras inte av septa. Istället bildas de av stora celler som innehåller många kärnor, ett arrangemang som beskrivs som koenocytisk hyphae (figur 4b).

svampar trivs i miljöer som är fuktiga och svagt sura och kan växa med eller utan ljus. De varierar i deras syrebehov. De flesta svampar är obligatoriska aerober, vilket kräver syre för att överleva. Andra arter, såsom Chytridiomycota som bor i vommen hos nötkreatur, är obligatoriska anaerober, genom att de bara använder anaerob andning eftersom syre kommer att störa deras ämnesomsättning eller döda dem. Jäst är mellanliggande och är fakultativa anaerober. Detta innebär att de växer bäst i närvaro av syre med aerob andning, men kan överleva med anaerob andning när syre inte är tillgängligt. Alkoholen som produceras från jästfermentering används i vin-och ölproduktion.

reproduktion

svampar reproducerar sexuellt och / eller asexuellt. Perfekta svampar reproducerar både sexuellt och asexuellt, medan ofullkomliga svampar reproducerar endast asexuellt (genom mitos).

i både sexuell och asexuell reproduktion producerar svampar sporer som sprids från moderorganismen genom att antingen flyta på vinden eller hitching en tur på ett djur. Svampsporer är mindre och lättare än växtfrön. Den jätte puffballsvampen spricker upp och släpper ut biljoner sporer. Det stora antalet sporer som frigörs ökar sannolikheten för landning i en miljö som kommer att stödja tillväxten (Figur 5).

asexuell reproduktion

svampar reproducerar asexually genom fragmentering, spirande eller producerande sporer. Fragment av hyphae kan växa nya kolonier. Somatiska celler i jäst bildar knoppar. Under spirande (en typ av cytokines) bildas en utbuktning på sidan av cellen, kärnan delar sig mitotiskt och knoppen lossnar sig slutligen från modercellen. Histoplasma (Figur 6) infekterar främst lungor men kan spridas till andra vävnader och orsaka histoplasmos, en potentiellt dödlig sjukdom.

det vanligaste sättet för asexuell reproduktion är genom bildandet av asexuella sporer, som endast produceras av en förälder (genom mitos) och är genetiskt identiska med den föräldern (Figur 7). Sporer tillåter svampar att expandera sin distribution och kolonisera nya miljöer. De kan släppas från föräldern thallus antingen utanför eller inom en speciell reproduktionssäck som kallas sporangium.

det finns många typer av asexuella sporer. Conidiosporer är encelliga eller multicellulära sporer som frigörs direkt från spetsen eller sidan av hypha. Andra asexuella sporer har sitt ursprung i fragmenteringen av en hypha för att bilda enstaka celler som frigörs som sporer; några av dessa har en tjock vägg som omger fragmentet. Ännu andra knoppar av den vegetativa föräldracellen. Sporangiosporer produceras i ett sporangium (figur 8).

sexuell reproduktion

sexuell reproduktion introducerar genetisk variation i en population av svampar. I svampar sker sexuell reproduktion ofta som svar på negativa miljöförhållanden. Under sexuell reproduktion produceras två parningstyper. När båda parningstyperna finns i samma mycelium kallas det homotalliskt eller självfruktbart. Heterothallic mycelia kräver två olika, men kompatibla, mycelia att reproducera sexuellt.

även om det finns många variationer i svamp sexuell reproduktion, inkluderar alla följande tre steg (Figur 7). Först, under plasmogami (bokstavligen ”äktenskap eller förening av cytoplasma”) smälter två haploida celler, vilket leder till ett dikaryotiskt stadium där två haploida kärnor samexisterar i en enda cell. Under karyogami (”kärnäktenskap”) smälter de haploida kärnorna samman för att bilda en diploid zygotkärna. Slutligen sker meios i gametangia (singular, gametangium) organ, där gameter av olika parningstyper genereras. I detta skede sprids sporer i miljön.

Fungivorer

djurspridning är viktigt för vissa svampar eftersom ett djur kan bära sporer avsevärda avstånd från källan. Svampsporer försämras sällan fullständigt i mag-tarmkanalen hos ett djur, och många kan gro när de passeras i avföringen. Vissa dyngsvampar kräver faktiskt passage genom matsmältningssystemet hos växtätare för att slutföra sin livscykel. Den svarta tryffeln—en uppskattad gourmetdelikatess-är fruktkroppen för en underjordisk svamp. Nästan alla tryffel är ectomycorrhizal och finns vanligtvis i nära samarbete med träd. Djur äter tryffel och sprider sporerna. I Italien och Frankrike använder tryffeljägare kvinnliga grisar för att sniffa ut tryffel. Kvinnliga grisar lockas till tryffel eftersom svampen släpper ut en flyktig förening som är nära besläktad med en feromon som produceras av hangrisar.

kontrollera din förståelse

svara på frågorna nedan för att se hur väl du förstår de ämnen som behandlas i föregående avsnitt. Denna korta frågesport räknas inte mot ditt betyg i klassen, och du kan återta det ett obegränsat antal gånger.

använd det här frågesporten för att kontrollera din förståelse och bestämma om du ska (1) studera föregående avsnitt ytterligare eller (2) gå vidare till nästa avsnitt.