Чем схожи грибы и растения: Ответьте на вопросы: 1) Сходство грибов с растениями; животными? 2) Тип тегеротрофного и автотрофного питания?…

СХОДСТВО ГРИБОВ С РАСТЕНИЯМИ И ЖИВОТНЫМИ

Грибы совмещают в себе признаки и растений, и животных. Как растения грибы неподвижны и постоянно растут. Снаружи их клетки, как и растительные, покрыты __________ (А). Внутри клетки у них отсутствуют зелёные __________ (Б). С животными грибы сходны тем, что у них
в клетках не запасается __________ (В) и они питаются готовыми органическими веществами. В состав клеточной стенки у грибов входит __________ (Г).

ПЕРЕЧЕНЬ ТЕРМИНОВ:

1) плазматическая мембрана  2) клеточная стенка         3) пластид 4)комплекс Гольджи

5) митохондрия                       6) крахмал                        7) гликоген 8) хитин

7. Прочитайте текст

ГРИБЫ И ЛИШАЙНИКИ

Царство Грибы объединяет одноклеточные и многоклеточные организмы, обладающие одновременно признаками растений и животных. Например, как и растения, грибы относительно неподвижны, обладают неограниченным ростом, способны к синтезу витаминов и имеют клеточные стенки. На животных грибы похожи тем, что питаются готовыми органическими веществами, т.е. гетеротрофно, запасают в качестве питательного вещества гликоген, синтезируют мочевину, а в состав их клеточных стенок входит хитин.

Тело многоклеточных грибов представлено грибницей, состоящей из отдельных нитей – гифов. Размножаются грибы вегетативно, с помощью грибницы, спорами, образующимися в плодовых телах, или посредством половых клеток, формирующихся на концах гифов. Грибы могут вступать в симбиотические отношения с высшими растениями (микориза), снабжая их при этом минеральными солями, водой и получая взамен от растений необходимые органические вещества.

Особый отдел составляют лишайники – комплексные организмы, образованные грибницей гриба, клетками одноклеточных зелёных водорослей, а иногда ещё и клетками азотфиксирующих цианобактерий. Гриб в лишайнике поглощает из окружающей среды воду и минеральные вещества, клетки водорослей снабжают лишайник органическими веществами, образованными в результате фотосинтеза, а цианобактерии фиксируют атмосферный азот. Размножаются лишайники как целостные организмы – кусочками слоевища или группами клеток, оплетенных гифами.

Используя содержание текста «Грибы и лишайники», ответьте на следующие вопросы.

1) Почему лишайники называют комплексными организмами?

2) Какие особенности жизнедеятельности животных можно наблюдать и у грибов?

3) Какое значение для лишайника имеют его водоросли и цианобактерии?

Контрольная работа по теме «Закономерности жизни на организменном уровне жизни»

4 вариант

Часть 1.

1. Какой признак сходен у грибов и животных?

1) способ питания 2) размножение спорами 3) строение клеточной стенки    4) наличие пластид в клетках

2. И растительная клетка, и клетка грибов имеют

1) хлоропласты 2) центриоли        3) клеточную стенку                   4) центральную вакуоль

3. Что из перечисленного изображено на рисунке?

1) клетка дрожжей       2) клетка кишечной палочки     3) бактериофаг 4)холерный вибрион

4. Гены находятся в

1) хромосомах             2) аппарате Гольджи 3) лизосомах                 4) рибосомах

5. Способность организмов передавать наследственную информацию объясняется таким их свойством, как:                   

1) изменчивость 2) самовоспроизведение  3) рост                   4) развитие

6. В приведённой ниже таблице между позициями первого и второго столбца имеется взаимосвязь.

Какое понятие следует вписать на место пропуска в этой таблице?

1) яйцеклетка               2) клубень 3) личинка 4) спора

7. Половое размножение более прогрессивно потому, что оно

1) обеспечивает большую численность потомства по сравнению с бесполым

2) сохраняет генетическую стабильность вида

3) обеспечивает большее генетическое разнообразие потомства

4) сдерживает чрезмерную плодовитость вида

8. При половом размножении у большинства организмов происходит

1) образование организма из любой группы клеток одного из родителей

2) образование особых клеток – гамет, слияние которых даёт начало новому организму

3) точное копирование наследственной информации одного из родителей

4) быстрое увеличение количества потомков

9. Какой из приведённых признаков меньше всего обладает изменчивостью?

1) удойность коровы   2) цвет кожи человека                3) строение глаза синицы 4) масса тела слона

10. Наследственность у организмов – это свойство, заключающееся в

1) приобретении организмом новых признаков и свойств

2) поступлении в организм питательных веществ и энергии

3) передаче организму всей совокупности признаков и свойств от родителей

4) изменении организма в процессе реализации наследственной информации

11. У вирусов процесс размножения происходит в том случае, если они

1) превращаются в зиготу                                          2) находятся вне клетки

3) вступают в симбиоз с растениями            4) паразитируют внутри кишечной палочки

12. Развитие признаков у потомков зависит от

1) набора хромосом, полученного от родителей                2) скорости дробления зиготы

3) последовательности стадий эмбриогенеза           4) уровня обмена веществ

13. Развитие организма животного, включающее зиготу, бластулу, гаструлу, нейрулу, органогенез, называют

1) эмбриональным       2) постэмбриональным 3) с полным превращением 4) с неполным превращением

14. Благодаря селекции появляются новые:

1) виды             2) классы   3) сорта     4) царства

15. Основоположник генетики это:

1) Т.Морган      2) Г.Мендель        3) В. Вавилов                   4) И. Павлов

Часть 2

1. Какие организмы относят к доядерным (прокариотам)? Выберите три верных ответа из шести.

а) цианобактерии                    б) инфузория туфелька                в) эвглена зелёная

г) клубеньковые бактерии                  д) амёба обыкновенная                е) сенная палочка

2. В процессе эмбрионального развития хордовых животных из эктодермы образуются:

а) пищеварительные железы;              б) кровь;                      в) нервная система;

г) эпителий кожи;                        д) органы чувств;       е) кости и хрящи.

3. Установите соответствие между признаком и царством, для которого он характерен: к каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент из второго столбца

ПРИЗНАК                                                                  ЦАРСТВО

   А) растут в течение всей жизни                                                1) Животные 

   Б)       активно перемещаются в пространстве                         2) Растения

   В) питаются готовыми органическими веществами

   Г)       образуют органические вещества в процессе фотосинтеза

   Д) являются основным источником кислорода на Земле

4. Установите соответствие между характеристикой процесса и способом деления: к каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент из второго столбца

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССОВ                                                      СПОСОБ ДЕЛЕНИЯ

А) обеспечивает развитие организма                                                         1) митоз

Б) в результате деления образуются соматические клетки                      2) мейоз

В) в процессе деления происходит кроссинговер

Г) лежит в основе комбинативной изменчивости

Д) лежит в основе вегетативного размножения

Е) поддерживает постоянство числа хромосом в клетках особей одного вида при половом размножении           

5. Установите соответствие между особенностями размножения и видом: к каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент из второго столбца

ОСОБЕННОСТИ РАЗМНОЖЕНИЯ                                                                  ВИДЫ РАЗМНОЖЕНИЯ

А) У потомства один родитель                                                                         1) Бесполое размножение

Б) Потомство генетически уникально                                                                          2) Половое размножение

В) Репродуктивные клетки образуются в результате мейоза

Г) Потомство развивается из соматических клеток

Д) Потомство может развиваться из неоплодотворенных гамет

6.  Вставьте в текст «Развитие насекомых» пропущенные термины из предложенного перечня, используя для этого цифровые обозначения.

РАЗВИТИЕ НАСЕКОМЫХ

Насекомые с ___________ (А) проходят в своём развитии четыре стадии. У насекомых с ___________ (Б) отсутствует стадия ___________ (В). У бабочек личинку называют ___________ (Г). Развитие с превращением даёт возможность насекомым быть более приспособленным к условиям существования.

ПЕРЕЧЕНЬ ТЕРМИНОВ:

1) гусеница                    2) личинка                    3) куколка                    4) яйцо

5) неполное превращение 6) полное превращение   7) взрослое насекомое            8) чешуекрылое

7. Прочитайте текст.

ГЕНЫ И ХРОМОСОМЫ

Клетки живых организмов содержат генетический материал в виде гигантских молекул, которые называются нуклеиновыми кислотами. С их помощью генетическая информация передаётся из поколения в поколение. Кроме того, они регулируют большинство клеточных процессов, управляя синтезом белков.

Существует два типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК. Они состоят из нуклеотидов, чередование которых позволяет кодировать наследственную информацию о самых различных признаках организмов разных видов. ДНК «упакована» в хромосомы. Она несёт информацию о структуре всех белков, которые функционируют в клетке. РНК управляет процессами, которые переводят генетический код ДНК, представляющий собой определённую последовательность нуклеотидов, в белки.

Ген – это участок молекулы ДНК, которая кодирует один определённый белок. Наследственные изменения генов, выражающиеся в замене, выпадении или перестановке нуклеотидов, называются генными мутациями. В результате мутаций могут возникнуть как полезные, так и вредные изменения признаков организма.

Хромосомы – нитевидные структуры, находящиеся в ядрах всех клеток. Они состоят из молекулы ДНК и белка. У каждого вида организмов своё определённое число и своя форма хромосом. Набор хромосом, характерный для конкретного вида, называют кариотипом.

Исследования кариотипов различных организмов показали, что в их клетках может содержаться двойной и одинарный наборы хромосом. Двойной набор хромосом состоит всегда из парных хромосом, одинаковых по величине, форме и характеру наследственной информации. Парные хромосомы называют гомологичными. Так, все неполовые клетки человека содержат 23 пары хромосом, т.е. 46 хромосом представлены в виде 23 пар.

В некоторых клетках может быть одинарный набор хромосом. Например, в половых клетках животных парные хромосомы отсутствуют, гомологичных хромосом нет, а есть негомологичные.

Каждая хромосома содержит тысячи генов, в ней хранится определённая часть наследственной информации.

Используя содержание текста «Гены и хромосомы» и знания школьного курса биологии, ответьте на вопросы.

1) Какие функции выполняет хромосома?

2) Что представляет собой ген?

3) В кариотипе дрозофилы насчитывают 8 хромосом. Сколько хромосом находится у насекомого в половых и сколько – в неполовых клетках?

Чем грибы похожи на мозг? Отрывок из книги «Запутанная жизнь»

Мицелий

© Kichigin/Shutterstock/FOTODOM

В издательстве АСТ выходит книга миколога Мерлина Шелдрейка. ТАСС публикует отрывок о том, как грибы обрабатывают информацию, поразительно напоминая этим нервную систему, но в то же время кое в чем от нее отличаясь

Полное название — «Запутанная жизнь. Как грибы меняют мир, наше сознание и наше будущее» — намекает, что Шелдрейк рассуждает о самых разных вещах. На деле охват тем в его книге еще шире, чем можно подумать. Шелдрейк пишет и о симбиотических связях, и о передаче сигналов в почве, и о теориях этноботаника и мистика Теренса Маккенны (между прочим, друга семьи Шелдрейков), философов Жиля Делеза и Феликса Гваттари. Мало кому такое под силу, а «Запутанная жизнь» — дебют! — в прошлом году попала сразу в несколько списков лучших научно-популярных книг.

В отрывке часто упоминаются гифы и мицелий. Гифы — это нитевидные структуры, которые в обиходе не вполне правильно называют корнем гриба, а мицелий — совокупность гиф.

© Издательство АСТ

Есть еще много грибов, способных чувствовать и реагировать на свет (его направление, силу или цвет), температуру, влажность, запас питательных веществ, токсины и электрические поля. Подобно растениям, грибы могут «видеть» цвета всего спектра с помощью рецепторов, чувствительных к синему свету и, в отличие от растений, к красному свету; у грибов также имеются опсины (светочувствительные пигменты), присутствующие в колбочках и палочках глаз животных. Гифы могут также ощущать текстуру поверхностей: по данным исследования, молодые гифы грибка, вызывающего ржавчину фасоли, умеют «нащупывать» канавки глубиной в половину микрометра (это в три раза мельче углубления между лазерными дорожками компакт-диска) на искусственных поверхностях. Когда гифы соединяются, чтобы образовать плодовое тело гриба, они обретают чрезвычайную чувствительность к силе тяжести. И, как мы уже убедились, грибы используют бесчисленное множество каналов химической связи с другими организмами и друг с другом: когда они соединяются или вступают в половые связи, гифы отличают «себя» от «других», а также от разновидностей «других».

Грибы «варятся» в океане сенсорной информации. И каким-то образом гифы — направляемые кончиками — способны интегрировать многочисленные потоки данных и определять подходящую траекторию для роста. Люди, подобно большинству животных, используют мозг для интеграции сенсорных данных и принятия оптимальных решений. Стало быть, нам интересно локализовать такую интеграцию в организме. Мы хотим ответить на вопрос «где?», но если мы имеем дело с растениями и грибами, этот вопрос, вернее всего, останется без ответа. Грибницы и растения состоят из разных частей, но среди них нет уникальных. Там всего понемногу. Но как же тогда потоки сенсорной информации сливаются внутри грибницы? Как организмы, не имеющие мозга, сочетают ощущение и действие?

Ботаники пытались решить этот вопрос больше ста лет. В 1880 году Чарлз Дарвин и его сын Френсис опубликовали книгу «Движения растений». В заключительном разделе авторы предполагают, что так как кончики корней определяют траекторию роста, именно там интегрируются сигналы от разных частей организма. Кончики корней, писали отец и сын Дарвины, ведут себя «как мозг какого-нибудь низшего животного, <…> принимая сигналы от сенсорных органов и управляя несколькими движениями». Предположение Дарвинов вошло в обиход, но оно, мягко говоря, противоречиво. Не потому, что их наблюдения когда-либо оспаривались: понятно, что кончики действительно направляют движение корней, так же как верхушки растений направляют движение ростков над землей. Но что смущает ботаников, так это использование слова мозг. Некоторые из них считают, что такая постановка вопроса может привести нас к более полному пониманию жизни растений. Другим кажется нелепостью предполагать, что растения могут обладать органом, хоть сколько-то напоминающим мозг.

На эту тему

В каком-то смысле слово «мозг» не совсем точное. Основная идея отца и сына Дарвинов состояла в том, что кончики — которые направляют корни под землей и ростки растений над ней — должны быть средоточием потоков информации, местом интеграции сенсорики и моторики, где определяется подходящее направление роста. То же применимо к гифам грибов. Кончики гиф — это части мицелия, которые растут, меняют направление, ветвятся и сливаются друг с другом. Они делают бóльшую часть работы. И они многочисленны. Отдельная грибница может иметь от сотен до миллиардов кончиков гиф, взаимодействующих друг с другом и обрабатывающих информацию одновременно и в больших количествах.

На кончиках гиф и вправду могут соединяться потоки данных ради определения скорости и направления роста. Но как кончики гиф в одной части мицелия «узнают», что делают их «коллеги» с противоположной стороны грибницы? Мы вынуждены снова вернуться к головоломке Олссона. Его панеллюс (Panellus) мог координировать поведение разнесенных в пространстве частей за срок столь короткий, что невероятным было предположение о токе химических веществ от точки А до точки В как причине перемены. Мицелий некоторых видов грибов образует так называемые ведьмины круги: сеть охватом в сотни метров и возрастом в сотни лет вдруг провоцирует одновременное появление замкнутой цепочки плодовых тел. В экспериментах Бодди с мицелием грибов, вызывающих гниение древесины, только одна часть грибницы обнаружила кусок дерева, но вся она изменила поведение, притом очень быстро. Как устроена коммуникация внутри сети мицелия? Каким образом происходит быстрый перенос информации по сети грибницы?

Есть несколько возможностей. Некоторые исследователи предполагают, что сети мицелия могут передавать сигналы о развитии, используя изменения в давлении или интенсивности потока. Ведь мицелий по сути есть замкнутая гидравлическая система, подобная тормозной системе автомобиля: внезапное изменение давления в одной части может, в принципе, быстро проявиться в другой. Некоторые ученые заметили, что метаболическая деятельность, например накопление и выделение химических соединений внутри гиф, может иметь форму последовательных импульсов, которые могут помогать синхронизировать поведение всей сети. Что касается Олссона, то он обратил внимание на одну из других немногих возможностей, а именно электричество.

На эту тему

Давно известно, что животные используют электрические импульсы, или потенциалы действия, для связи между разными частями своих тел. Нейроны — удлиненные нервные клетки, передающие информацию посредством электрических импульсов, которые координируют поведение животных, — изучает отдельная наука, нейробиология. Хотя так называемое животное электричество — прерогатива не только животных, не они одни умеют генерировать потенциалы действия. Это под силу еще растениям, в том числе водорослям, а в 1970-е годы стало известно, что и некоторым видам грибов. Бактерии тоже проводят электричество. Кабельные бактерии образуют длинные электропроводные нити — нитевидные нанокристаллы. В 2015 году установили, что колонии бактерий могут координировать свою деятельность, используя для этого волны электрической активности, подобные потенциалам действия. Однако немногие микологи допускают, что это явление может играть важную роль в жизни грибов.

В середине 1990-х годов на том же факультете Лундского университета в Швеции, на котором работал Олссон, группа ученых вела исследование в области нейробиологии насекомых. Они проводили эксперименты по измерению активности нейронов, вводя тонкие стеклянные микроэлектроды в мозг моли. Олссон с их разрешения воспользовался их оборудованием, чтобы ответить на простой вопрос: что произойдет, если заменить в эксперименте мозг моли на грибной мицелий? Нейробиологи были заинтригованы. В принципе, грибные гифы должны быть хорошо приспособлены к проведению электрических импульсов. Они покрыты белками, которые изолируют их: электроволны в теории могут перемещаться на большие расстояния, не рассеиваясь. Нервные клетки животных имеют аналогичную защиту. Более того, клетки мицелия последовательно соединены друг с другом, что, возможно, позволило бы импульсам, возникшим в одной части сети, достигать другой ее части без сбоев.

Для своего эксперимента Олссон тщательно отобрал виды грибов. Он пришел к выводу, что если у грибов действительно существуют системы электрической связи, то обнаружить их будет легче у тех видов, которым приходится координировать поведение частей сети на далеких расстояниях. Чтобы эксперимент удался с большей вероятностью, он выбрал опенок, Armillaria, грибница которого — рекордсмен по протяженности (она покрывает километры) и по возрасту (растет тысячи лет). Когда Олссон вставил микроэлектроды в гифы гриба Armillaria, он обнаружил регулярные импульсы, схожие с потенциалами действия, которые выстреливали со скоростью, очень близкой к скорости сенсорных нейронов животных — приблизительно четыре импульса в секунду, — и которые перемещались вдоль гифы со скоростью как минимум полмиллиметра в секунду, что примерно в 10 раз быстрее, чем самая высокая скорость жидкости, измеренная в гифах грибов. Это заинтересовало его, хотя данные наблюдений и не доказывали, что электрические импульсы — основа системы быстрой передачи сигналов. Электрическая активность может играть в ней роль, только если она чувствительна к стимуляции. Олссон решил измерить реакцию гриба на куски дерева, которое служит пищей для этого вида. Он установил оборудование для проведения эксперимента и поместил кусок древесины на мицелий в нескольких сантиметрах от электродов. И обнаружил нечто невероятное. Когда дерево пришло в контакт с мицелием, интесивность импульсов удвоилась. Когда он убрал дерево, интенсивность пришла в норму. Чтобы убедиться, что грибы реагировали не на вес груза, он поместил на мицелий кусок несъедобного пластика такого же размера. Гриб не отреагировал.

На эту тему

Олссон продолжил эксперимент с разными видами грибов, включая микоризные, растущие на корневой системе растений, Pleurotus (вешенкой обыкновенной) и Serpula (серпулой плачущей, или домовым грибом, обнаруженном в печи Хэддон-Холла). Все они производили импульсы, подобные потенциалам действия, и откликались на большое количество раздражителей. Олссон выдвинул гипотезу: электрические сигналы для многих грибов — способ пересылать сообщения между различными частями мицелия «об источниках пищи, повреждениях, состояниях гриба или присутствии других существ вокруг него».

Многие нейробиологи, с которыми работал Олссон, очень воодушевились, осознав, что сети мицелия могут вести себя подобно мозгу. «Первыми отреагировали эти ребята, работавшие с насекомыми, — вспоминал Олссон. — Они стали фантазировать об этих огромных лесных грибницах, распространяющих электрические сигналы вокруг себя. Они вообразили, что грибница — это большой мозг, лежащий в лесу под землей». Признаюсь, я тоже не мог не заметить это бросающееся в глаза сходство. Выводы Олссона предполагали, что мицелий может образовывать фантастически сложные сети электрически возбудимых клеток. Мозг тоже является фантастически сложной сетью электрически возбудимых клеток.

«Я не думаю, что мицелий — это мозг, — объяснил мне Олссон. — Мне пришлось воздержаться от аналогий с ним. Как только произносят слово “мозг”, люди представляют себе мозг человека, который формирует речь и обрабатывает мысли, принимает решения». Его осторожность весьма обоснованна. «Мозг» — это ключевое слово, обремененное смыслами, по большей части относящимися к животному миру. «Когда мы говорим “мозг”, — продолжал Олссон, — мы думаем о мозге животных». Кроме того, он подчеркнул, что мозг ведет себя как таковой из-за того, как он устроен.

Архитектура мозга животных сильно отличается от архитектуры грибниц. В первом случае нейроны стыкуются с другими нейронами в синапсах, и там сигналы объединяются с другими сигналами. Молекулы-нейромедиаторы проходят через синапсы и позволяют различным нейронам вести себя по-разному — некоторые возбуждают нейроны, некоторые подавляют их. Сети мицелия не обладают такими особенностями.

Но если бы грибы не использовали электроволны для передачи сигналов по сети мицелия, разве мы не стали бы думать о мицелии как своеобразном прототипе мозга? По мнению Олссона, могут быть и другие способы регулирования электрических импульсов в сети мицелия, чтобы создать «электрические цепи, приемники сигнала и генераторы, подобные тем, что существуют в мозгу». У некоторых грибов гифы разделяются на отсеки септами с порами, проницаемость которых в точности регулируется. Когда пóра открывается или закрывается, изменяется сила сигнала, проходящего от одного отсека к другому, будь то химический или электрический сигнал или сигнал об изменении давления. Если внезапное изменение электрического заряда могло бы открыть или закрыть пору, размышлял Олссон, то всплеск частоты импульсов мог бы изменить путь прохождения через гифу последовательных сигналов, и так мицелий «запомнил» новый алгоритм. Более того, гифы ветвятся. Если два импульса сошлись бы в одном месте, оба влияли бы на проводимость пор, интегрируя сигналы из различных ветвей. «Не нужно хорошо разбираться в работе компьютеров, чтобы понять, что такие системы могут создавать точки принятия решений, — сказал мне Олссон. — Если соединить эти системы в гибкую и подвижную сеть, появляется возможность создать “мозг”, который способен учиться и запоминать». Он держался от слова «мозг» на безопасном расстоянии, заключая его в кавычки и подчеркивая тем самым, что использовал его в качестве метафоры.

Грибы | Биология организмов

Цели обучения

1. Размещение грибов на филогенетическом дереве
2. Определите и опишите ключевые приспособления, уникальные для грибов (клеточные стенки из хитина и внешнее пищеварение), включая морфологические, жизненный цикл и
   метаболических признаков
3. Опишите симбиотические отношения грибов с растениями и патологические отношения с другими организмами
4. Объяснение экосистемных услуг грибов и приложений питания человека
5. Объясните, почему грибы способствовали колонизации наземных растений

Многие виды грибов производят знакомый гриб (а), который представляет собой репродуктивную структуру. Этот (б) коралловый гриб имеет ярко окрашенные плодовые тела. На этой электронной микрофотографии показаны (с) спороносные структуры

Aspergillus , типа токсичных грибов, встречающихся в основном в почве и растениях. (кредит: гриб: модификация работы Криса Ви; кредитный гриб: модификация работы Кори Занкера; кредит Aspergillus : модификация работы Дженис Хейни Карр, Роберта Симмонса, CDC; данные масштабной линейки от Мэтта Рассела)

Грибы — это эукариоты с огромным разнообразием строения тела и, наряду с наземными растениями и животными, являются одной из основных эволюционных ветвей, населяющих землю. Хотя ученые идентифицировали около 100 000 видов грибов, это лишь часть из 1,5 миллионов видов грибов, которые, вероятно, присутствуют на Земле. Съедобные грибы, дрожжи, черная плесень и производитель антибиотика пенициллина, Penicillium notatum — все грибы. И в настоящее время самый большой (и, возможно, самый старый) живой организм на поверхности Земли — это грибок!

Итак, сколько лет грибам вообще? К сожалению, большинство грибковых структур плохо окаменевает, поэтому было трудно установить большую часть летописи окаменелостей грибов. С появлением новых молекулярных методов предполагаемое происхождение грибов несколько раз менялось и до сих пор вызывает горячие споры. Две преобладающие гипотезы предполагают, что грибы возникли либо намного раньше (1300 миллионов лет назад), либо в то же время, что и первые наземные растения в докембрии. Ключевое различие заключается в том, эволюционировали ли грибы сначала в воде, а затем стали успешными на суше вместе с растениями, или же их эволюционное происхождение совпало с вторжением растений на сушу. Согласно любой гипотезе, у нас есть доказательства того, что 420 миллионов лет назад растения и грибы развивались на суше одновременно, за миллионы лет до того, как первые позвоночные выползли из моря.

Приведенная ниже информация была адаптирована из OpenStax Biology 24.1

Хотя люди использовали дрожжи и грибы с доисторических времен, до недавнего времени биология грибов была плохо изучена. Вплоть до середины 20 века многие ученые относили грибы к растениям, в основном из-за сидячего образа жизни и общей морфологии. Однако молекулярно-биологический анализ генома грибов показывает, что грибы более тесно связаны с животными, чем с растениями.

Хотя грибы могут быть многоклеточными или одноклеточными, у всех грибов есть две общие черты:

1. клеточные стенки, состоящие из прочного полисахарида, называемого хитином , который обеспечивает структуру
2. внешнее переваривание пищи

В следующем разделе мы рассмотрим типичные характеристики многих грибов, но имейте в виду, что из правил есть исключения.

Структура и функция клетки

Грибы являются эукариотами и поэтому имеют сложную клеточную организацию. Будучи эукариотами, типичная грибковая клетка содержит истинное ядро, митохондрии и сложную систему внутренних мембран, включающую эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи.

В отличие от клеток растений, клетки грибов не имеют хлоропластов или хлорофилла. Многие грибы демонстрируют яркие цвета, обусловленные другими клеточными пигментами, от красного до зеленого и черного. Пигменты грибов связаны с клеточной стенкой и играют защитную роль от ультрафиолетового излучения или хищников.

Как и клетки растений, клетки грибов имеют толстую клеточную стенку, но у грибов она состоит из сложных полисахаридов, называемых хитином и глюканами. Хитин, также обнаруженный в экзоскелете насекомых, придает структурную прочность клеточным стенкам грибов. Стенка защищает клетку от высыхания («высыхания») и хищников.

Рост

Хотя диморфные грибы могут переходить из одноклеточного в многоклеточное состояние (в зависимости от условий окружающей среды), большинство грибов на самом деле являются многоклеточными организмами. Они демонстрируют две четко выраженные морфологические стадии: вегетативную и репродуктивную. Вегетативная стадия состоит из клубка тонких нитевидных структур, называемых гифами (единственное число, гифа), тогда как репродуктивная стадия может быть более заметной.

Грибковые гифы, хотя и микроскопические, обеспечивают быстрый поток питательных веществ и малых молекул через тело гриба. Многие грибы создают сети этих гиф в массу, называемую мицелием. Мицелий может расти на поверхности, в почве или разлагающемся материале, в жидкости или даже на живой ткани. Хотя отдельные гифы крошечные, общий мицелий гриба может быть очень большим, причем некоторые виды действительно являются «гигантскими грибами». гигант Armillaria solidipes (опята) считается самым крупным организмом на Земле, распространяющимся на более чем 2000 акров подземной почвы в восточном Орегоне; его возраст оценивается как минимум в 2400 лет!

Грибы процветают во влажной и слегка кислой среде и могут расти при наличии света и кислорода или без них. Большинство грибов являются облигатными аэробами, которым для выживания требуется кислород, однако некоторые виды, такие как Chytridiomycota, обитающие в рубце крупного рогатого скота, являются облигатными анаэробами; для этих видов используется анаэробное дыхание, потому что кислород нарушит их метаболизм или убьет их. Дрожжи, подобные тем, которые используются в производстве вина или пива, являются промежуточными продуктами: факультативными анаэробами. Они лучше всего растут в присутствии кислорода при аэробном дыхании, но могут выжить при анаэробном дыхании, когда кислород недоступен.

Репродуктивный жизненный цикл

Грибы могут размножаться половым и/или бесполым путем. «Совершенные» грибы размножаются как половым, так и бесполым путем, тогда как так называемые «несовершенные» грибы размножаются только бесполым путем (путем митоза). Из-за разнообразия репродуктивных методов специфические структуры, продуцируемые грибком для размножения, помогают классифицировать его среди грибковых типов (подгрупп), таких как Basidiomycota, Ascomycota, Glomeromycota и Chytridiomycota . Мы рассмотрим эти группы более подробно на уроке.

Грибы могут иметь как бесполое, так и половое размножение. Предоставлено: OpenStax

Как при половом, так и при бесполом размножении, как показано выше, грибы производят множество маленьких, легких спор, которые рассеиваются от родительского организма либо паря по ветру, либо цепляясь за животное. Огромное количество выпущенных спор увеличивает вероятность попадания в среду, которая будет способствовать росту.

(а) гигантский слоёный гриб выпускает (б) облако из триллионов спор, когда достигает зрелости. (кредит a: модификация работы Роджера Гриффита; кредит b: модификация работы Пирсона Скотта Форесмана, переданная в дар Фонду Викимедиа)

Бесполое размножение

Грибы могут размножаться бесполым путем путем фрагментации, почкования или образования спор. Фрагменты гиф могут образовывать новые колонии, тогда как при почковании на стороне клетки образуется вздутие, ядро ​​делится митотически, и почка в конечном итоге отделяется от материнской клетки.

Темные клетки на этой светлопольной микрофотографии показывают почкование патогенных дрожжей

Histoplasma capsulatum, на фоне светло-голубой ткани. Гистоплазма в первую очередь поражает легкие, но может распространяться на другие ткани, вызывая гистоплазмоз, потенциально смертельное заболевание. (кредит: модификация работы доктора Либеро Ажелло, CDC; данные масштабной линейки от Мэтта Рассела)

Наиболее распространенным способом бесполого размножения является образование бесполых спор, которые производятся только одним родителем (через митоз) и генетически идентичны этому родителю. Споры позволяют грибам расширять свое распространение и колонизировать новые среды. Они могут быть выпущены либо вне тела, либо внутри специального репродуктивного мешка, называемого спорангием.

На этой светлопольной микрофотографии показано высвобождение спор из спорангиев на конце гифы, называемой спорангиофором. Организм

Мукор сп. грибок, плесень, часто встречающаяся в помещении. (кредит: модификация работы доктора Люсиль Джордж, CDC; данные масштабной линейки от Мэтта Рассела)

Половое размножение

Половое размножение вносит генетическую изменчивость в популяцию грибов. У грибов половое размножение происходит различными способами и часто в ответ на неблагоприятные условия окружающей среды. Во время полового размножения образуются два спаривания типов (а не разные «полы», например, самец и самка); мы предоставим общий план этого процесса, но обратите внимание, что детали сильно различаются в зависимости от вида грибов.

Хотя существует множество вариантов полового размножения грибов, все они включают следующие три стадии. Во-первых, во время плазмогамии (буквально «брак или союз цитоплазмы») две гаплоидные клетки сливаются, что приводит к дикариотической стадии, когда два гаплоидных ядра сосуществуют в одной клетке. Во время кариогамии («ядерный брак») гаплоидные ядра сливаются, образуя диплоидное ядро ​​зиготы. Наконец, мейоз происходит в гаметангиальных (сингулярных, гаметангиальных) органах, в которых образуются гаметы разных типов спаривания. На этом этапе споры распространяются в окружающую среду, и цикл может начаться снова.

Метаболизм и питание

Как и животные, грибы являются гетеротрофами: они используют сложные органические соединения в качестве источника углерода, а не связывают углекислый газ из атмосферы, как это делают некоторые бактерии и большинство растений. Кроме того, как и животные, грибы не фиксируют азот из атмосферы и должны получать его из окружающей среды.

Однако, в отличие от большинства животных, которые глотают пищу, а затем переваривают ее внутри специализированных органов, грибы выполняют эти действия в обратном порядке: пищеварение предшествует приему пищи. Таким образом, пищеварение происходит вне организма. У многоклеточных грибов сначала экзоферменты транспортируются из гиф, где они перерабатывают питательные вещества в окружающей среде. Затем более мелкие молекулы, образующиеся в результате этого внешнего переваривания, поглощаются большой площадью поверхности мицелия. Как и в клетках животных, запасным полисахаридом является гликоген, а не крахмал, как в растениях.

Грибы в основном являются редуцентами, которые получают питательные вещества из мертвых или разлагающихся органических веществ (обычно растений). Экзоферменты грибов способны расщеплять нерастворимые полисахариды, такие как целлюлоза и лигнин мертвой древесины, на легко усваиваемые молекулы глюкозы. Другие грибы играют особые роли, например взаимодействуют с растениями, когда грибы обменивают воду и основные питательные вещества с растениями на растительные сахара. Третьи грибы являются паразитами, заражающими либо растения, либо животных; например, головня и болезнь голландского вяза поражают растения, тогда как эпидермофития и кандидоз (молочница) являются важными с медицинской точки зрения грибковыми инфекциями у людей. В среде, бедной азотом, некоторые грибы даже прибегают к хищничеству, захватывая другие мелкие организмы, такие как нематоды, с помощью сужающих колец внутри своих гиф. Грибы действительно делают все!

Приведенная ниже информация была адаптирована из OpenStax Biology 24.3

Симбиоз — это экологическое взаимодействие между двумя организмами, которые живут вместе, однако это определение не описывает качество взаимодействия. Когда оба члена ассоциации получают выгоду, симбиотические отношения называются мутуалистическими. Грибы образуют мутуалистические ассоциации со многими типами организмов, включая цианобактерии, водоросли, растения и животных.

Среди примеров мутуализма между грибами и растениями можно назвать эндофиты: грибы, которые живут внутри тканей, не повреждая растения-хозяина. Эндофиты выделяют токсины, отпугивающие травоядных, или придают устойчивость к стрессовым факторам окружающей среды, таким как заражение микроорганизмами, засуха или тяжелые металлы в почве.

Самый распространенный пример: большинство наземных растений образуют симбиотические отношения с грибами через свои корни. Корни растения соединяются с подземными частями гриба, образуя микоризу (от греческих слов myco — гриб и rhizo — корень). В микоризной ассоциации грибной мицелий использует свою разветвленную сеть гиф и большую площадь поверхности, контактирующую с почвой, для направления воды и минералов из почвы в растение. Взамен растение поставляет продукты фотосинтеза для подпитки метаболизма гриба. Даже некоторые растения, такие как орхидеи, настолько тесно связаны с грибами, что их семена обычно не могут прорастать и расти без грибковой микоризы!

Подумайте: если симбиотические грибы внезапно исчезнут из почвы, как вы думаете, какое влияние это окажет на рост растений?

Благодаря своему универсальному метаболизму грибы могут расщеплять органические вещества, которые в противном случае не были бы переработаны в экосистеме. Некоторые элементы, такие как азот и фосфор, требуются биологическим системам в больших количествах, но их в окружающей среде не так много, если только не произойдет их расщепление. Даже микроэлементы, присутствующие в небольших количествах во многих средах обитания, необходимы для роста, они оставались бы связанными с гниющими органическими веществами, если бы грибы и бактерии не возвращали их в окружающую среду посредством своей метаболической активности. Таким образом, грибы позволяют другим живым существам снабжаться питательными веществами, необходимыми им для жизни.

Благодаря разнообразию путей метаболизма грибы могут выполнять множество важных функций. Они не только помогают стабилизировать экосистемы и снабжают нас пищей, но и непосредственно используются в производстве пива, сыра и хлеба, а также различных лекарств. Некоторые грибы также чрезвычайно чувствительны к загрязнению воздуха, особенно к аномальным уровням азота и серы. Лесная служба США и Служба национальных парков могут контролировать качество воздуха, измеряя их относительную численность и здоровье в определенной местности (подробнее об этом читайте здесь). В настоящее время грибы изучаются как потенциальные инструменты биоремедиации; Например, некоторые виды грибов можно использовать для расщепления дизельного топлива, полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и даже тяжелых металлов, таких как кадмий и свинец.

Заселение земли грибами во многом связано с растениями. По крайней мере, ясно, что растения не могли колонизировать землю около 420 миллионов лет назад без помощи грибов.

Первая ассоциация между грибами и фотосинтезирующими организмами на суше включала мхоподобные растения и эндофиты до появления корней растений. Эти растения не могли выжить в постоянно засушливых районах, поэтому грибы помогали обеспечить необходимую влажность. Настоящие корни появились позже у сосудистых растений, где система тонких отростков ризоидов (корнеподобных структур, обнаруженных у мхов), как полагают, имела избирательное преимущество: поскольку они имели большую площадь поверхности контакта с грибами-партнерами, чем их корни. меньше предков, эти растения могли получить доступ к большему количеству питательных веществ в земле. Постепенно преимущества этого взаимодействия привели к появлению современной микоризы; примерно до 90 процентов современных сосудистых растений связаны с грибами в своей ризосфере. Общепринятая теория предполагает, что грибы сыграли важную роль в эволюции корневой системы растений и способствовали успеху покрытосеменных (цветковых растений).

Для обзора того, что вы только что прочитали, и некоторых новых интересных фактов посмотрите это интересное видео: