Houby | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
vědecká klasifikace | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Doména:eukaryotaKrálovství:Houby | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mezinárodní vědecký název | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Houba Bartle. , 1830 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
oddělení | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nesystematická skupina vyšších hub:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Geochronologie se objevil před 600 miliony let
vymírání paleogénu ◄Triasové vymírání ◄Hromadné permské vymírání ◄Devonské vymírání ◄Ordovik-silurské vymírání ◄Kambrická exploze |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Houby ( lat. Fungi nebo Mycota ) je království divoké zvěře , které spojuje eukaryotické organismy , které kombinují některé rysy rostlin i zvířat . Houby jsou studovány ve vědě mykologie , která je považována za odvětví botaniky , protože houby byly dříve přiřazeny k rostlinné říši.
Představa o houbách jako oddělené říši se ve vědě vytvořila v 60. letech 20. století, ačkoli E. Fries v roce 1831 navrhl toto království vyčlenit a Carl Linné vyjádřil pochybnosti, když ve svém „ Systému přírody “ umístil houby do rostlinné říše. Ve druhé polovině 20. století se konečně zformovala myšlenka houbového polyfyletismu . Do konce 20. století byly nashromážděny údaje o genetice , cytologii a biochemii , což umožnilo rozdělit tuto skupinu organismů do několika nesouvisejících větví a distribuovat je mezi různá království, přičemž pouze jedna z nich zůstala v království " skutečné“, nebo vlastní houby. Na začátku 21. století se tak vědecký termín „houby“ stal nejednoznačným [1] .
V úzkém smyslu, z hlediska biologické taxonomie , jsou houby taxonem , jedním z království divoké zvěře. Ve starém, širším smyslu tento termín ztratil význam taxonu a označuje ekologicko-trofní skupinu , která spojuje heterotrofní eukaryota s osmotrofním typem výživy [2] . Tradičně jsou takové organismy nadále studovány mykologií.
Biologická a ekologická diverzita hub je velmi vysoká . Jedná se o jednu z největších a nejrozmanitějších skupin živých organismů, která se stala nedílnou součástí všech vodních a suchozemských ekosystémů . Podle moderních odhadů existuje na Zemi 100 až 250 tisíc [3] a podle některých odhadů až 1,5 milionu [2] druhů hub. K roku 2008 bylo v království Houby popsáno 36 tříd, 140 řádů, 560 čeledí, 8283 použitých rodových jmen a 5101 rodových synonym , 97 861 druhů [4] .
Úlohu hub v přírodě a v lidské ekonomice nelze přeceňovat. Houby jsou přítomny ve všech ekologických nikách – ve vodě i na souši, v půdě i na různých dalších substrátech. Jako rozkladači hrají důležitou roli v ekologii celé biosféry , rozkládají všechny druhy organických materiálů a přispívají k tvorbě úrodných půd. Role hub jako účastníků vzájemně prospěšných symbiotických ( mutualistických ) společenství je skvělá. Jsou známy symbiotické vztahy hub s vyššími rostlinami ( mykorhiza ), s řasami a sinicemi ( lišejníky ), s hmyzem , zástupci řádu neocallimastigos - základní složka trávicí soustavy přežvýkavců a některých dalších býložravých savců , hrají důležitou roli roli při trávení rostlinné potravy.
Mnoho druhů hub je aktivně využíváno lidmi pro potravinářské, ekonomické a lékařské účely. Pokrmy z jedlých hub jsou tradičně součástí národních kuchyní mnoha národů světa. Mnoho zemí vyvinulo průmyslové pěstování jedlých hub, výrobu materiálů pro amatérské pěstitele hub. Mikroskopické houby se používají v potravinářském průmyslu pro přípravu fermentovaných nápojů , fermentaci různých potravin. Houby jsou jedním z nejdůležitějších předmětů biotechnologie používaných pro výrobu antibiotik a jiných léčiv , některých chemikálií používaných v potravinářském průmyslu a pro technické účely.
Na druhou stranu mohou houby způsobit i značné škody. Fytopatogenní houby, které obvykle neškodí v nenarušených přírodních ekosystémech , mohou způsobovat epifytoty na zemědělských plantážích ( agrocenózy ), stromových plantážích a v lesích, kde se provozuje hospodářská činnost. U zvířat a lidí způsobují houby kožní onemocnění ( dermatomykózy ), někdy i poškození vnitřních orgánů (hluboké mykózy ). Velmi nebezpečné a mohou být smrtelné otravy jedovatými houbami , stejně jako mykotoxikóza - otrava jídlem kontaminovaná toxiny mikroskopických hub. Značné škody jsou způsobeny kažením různých výrobků a materiálů houbami ( biokoroze ).
Existují také halucinogenní houby , které obsahují psilocin a psilocybin .
Etymologii ruského každodenního pojmu a cizojazyčné analogy naleznete v článku Houba .
Mezinárodní název pro království Fungi je množné číslo latinského slova houba , známého z klasické latiny a používaného Horaciem a Pliniem [5] . Je vypůjčeno z jiné řečtiny. σπόγγος „houba“ [6] . Z latiny je slovo zase převzato do moderní angličtiny ( anglicky fungus [ ˈ f ʌ ŋ ɡ ə s ], plurál fungi [ ˈ f ʌ n d ʒ a ɪ ] nebo [ ˈ f ʌ ŋ ɡ a ɪ ]) ; slova moderních románských jazyků se k němu také vracejí , například ital. a přístav. fungo , španělština Hongo [5] .
Synonymum Mycota , které se také používá, vzniklo v moderní době (novolatinský termín) z jiné řečtiny. μύκης .
Přibližně do 70. a 80. let 20. století byly houby považovány za oddělení rostlinné říše a byly charakterizovány jako nižší rostliny , které nemají chlorofyl a živí se heterotrofně . V metodologii moderní biologické vědy existuje několik kritérií, která umožňují rozlišit určité skupiny organismů, hlavní z nich jsou fylogenetická , strukturně-morfologická a ekologicko - trofická. Houby ve starém vědeckém smyslu (nižší rostliny bez chlorofylu) byly velmi heterogenní skupinou organismů, z nichž bylo možné vyčlenit jediný klad podle fylogenetického kritéria - říše pravých hub - až s příchodem a rozvojem molekulární fylogenetiky a genové systematiky . Podle třetího kritéria rozděluje moderní věda celý živý svět do tří velkých ekologicko-trofických skupin neboli ekomorfů - rostlin , živočichů a hub , které se neshodují se stejnojmennými taxonomickými skupinami (královstvími). Do ekologicko-trofické skupiny hub patří říše pravých hub a taxonů z této říše vyloučených, kterým se říká „houbovité organismy“, „pseudohouby“ nebo „mykoidy“. Patří mezi ně houboví zástupci, připisovaní skupině chromistů ( Chromista ) nebo stramenopilů ( Straminopila ):
Existují také takzvaní protistové houby (Protista):
Protistové houbám nepatří ani do království, ani do ekomorfy hub, protože se liší způsobem, jakým se živí. Vyznačují se jak osmotrofní výživou (absorpce přes buněčnou membránu), tak endocytózou - zachycováním vezikul obsahujících živný materiál buňkami. Tyto organismy jsou považovány za společně s houbami pouze díky historické tradici [7] . Celou skupinu organismů, nazývaných v nejširším slova smyslu houby, lze charakterizovat větou anglického mykologa D. Hawkswortha (D. Hawksworth, 1990): „toto jsou organismy, které studují mykologové“ [8] .
Místo hub a houbám podobných organismů v systému živého světa
(podle systému přijatého na stránkách " Encyklopedie života " [9] , " Katalog života " [10] )
biota |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Definici ekomorfy hub podal americký ekolog R. Whittaker , podle kterého jsou houby heterotrofní eukaryotické organismy, které mají výhradně osmotrofní , tedy sací, typ výživy . Tento způsob výživy určuje charakteristické rysy morfologie a fyziologie hub.
Království se vyznačuje komplexním souborem znaků morfologie , biochemie , fyziologie , buněčných ultrastruktur , struktury a organizace genomu . Samostatné znaky mohou být společné u hub a zástupců jiných říší (a velkých taxonů protistů, které nejsou uvažovány všemi badateli na úrovni království), proto lze toto království plně charakterizovat pouze celým komplexem.
Vlastnosti genomuHouby jsou typická eukaryota , jejich velikost genomu je však mnohem menší než u velké většiny ostatních eukaryot a v tomto ohledu se blíží prokaryotickému genomu. Obsah repetitivních sekvencí DNA je také nižší než průměr u zvířat a rostlin. Další podrobnosti viz #Genetika a dědičnost .
Morfologie a formy životaVegetativní tělo hub - rhizomycelium, nebuněčné nebo buněčné mycelium - je nehybné, fixované v substrátu a má neomezený růst, což je charakteristické i pro rostliny a odlišuje obě tyto říše od živočichů. Pohyblivé formy života ( bičíkaté buňky) jsou charakteristické pouze pro chytridiomycety , blastocladium a neocallimastigaceae a v jiných odděleních hub chybí . Na základě tohoto znaku někteří badatelé v 90. letech přisuzovali chytridiomycety [comm 1] chromistům, ale zároveň se ukázalo, že podle jiných znaků je jejich přiřazení k houbám zcela legitimní [13] .
CytologiePodle druhu výživy a způsobu získávání energie patří houby k osmotrofním heterotrofům . Rostliny, které absorbují vodu a minerály stejným způsobem, jsou také osmotrofy , ale heterotrofie se v nich vyskytuje pouze u jednotlivých zástupců a forem života (například paraziti a symbiotrofi , kteří ztratili chlorofyl , podzemní gametofyty některých kapradin ) [16] [17 ] [18] .
DataProfesor Hokkaidské univerzity Toshiyuki Nakagaki v roce 2000 publikoval v časopise Nature výsledky experimentu, které ukazují, že mycelium (mycelium) je schopno shromažďovat a systematizovat informace o životním prostředí, rozumí své poloze v prostoru a předává tyto informace jeho potomci – části mycelia, které byly odděleny od mateřského mycelia [19] .
Po dlouhou dobu byly houby klasifikovány jako rostliny , se kterými jsou podobné schopnosti neomezeného růstu , přítomnosti buněčné stěny , adsorpční výživy, pro kterou mají velmi velký vnější povrch (a ne fagocytózu a pinocytózu ), a neschopnost pohybu. Ale kvůli nedostatku chlorofylu jsou houby zbaveny schopnosti fotosyntézy vlastní rostlinám a mají heterotrofní typ výživy charakteristický pro zvířata , ukládají glykogen , a ne škrob jako zásobní látku, základem buněčné stěny je chitin , a ne celulóza (s výjimkou oomycetes ), používají se jako výměnná močovina - to vše je přibližuje zvířatům. Od zvířat i rostlin se odlišují přítomností v mnoha skupinách dikaryonové fáze a perforacemi v mezibuněčné přepážce.
V důsledku toho byly houby uznány jako samostatná nezávislá říše , ačkoli mají polyfyletický původ z různých bičíkatých a nebičíkatých jednobuněčných organismů. Latter produkoval zygomycetes , od kterého vyšší houby jsou odvozeny . Oomycetes se možná vyvinuly z předních řas . Formy blízké moderním se objevily velmi dávno; spory podobné výtrusům Saprolegnia jsou staré 185 milionů let.
Mnoho buněk hub má buněčnou stěnu , chybí pouze v zoosporách a vegetativních buňkách některých primitivních hub. Z 80-90 % se skládá z dusíkatých a bezdusíkových polysacharidů , ve většině hlavních polysacharidů je chitin , v oomycetách celulóza . Také složení buněčné stěny zahrnuje proteiny , lipidy a polyfosfáty . Uvnitř je protoplast obklopený cytoplazmatickou membránou . Protoplast má strukturu typickou pro eukaryota . Existují zásobní vakuoly obsahující volutin , lipidy, glykogen, mastné kyseliny (většinou nenasycené) a další látky. Jedno nebo více jader . Různým skupinám dominují různá stádia ploidie .
Základem těla hub je mycelium (mycelium) - systém tenkých větvících vláken - hyf . Mycelium má obvykle velký společný povrch, protože potrava je přes něj absorbována osmózou . U nižších hub nemá mycelium buněčné přepážky, to znamená, že je to syncytium . Hyfy rostou vrcholově a bohatě se větví. Při tvorbě sporulačních orgánů a někdy i vegetativních struktur jsou pevně provázány a tvoří nepravý tkáňový plektenchym , někdy se může diferencovat do vrstev s různými funkcemi, obvykle připomíná parenchym , ale na rozdíl od něj nevzniká buněčným dělením, ale prolínání hyf. Paralelní plexus hyf tvoří vlákna mycelia, někdy dosahující velkých rozměrů a nazývaná pak rhizomorfy (medovka , houba domácí ). Speciální úpravy podhoubí, které slouží ke snášení těžkých podmínek, se nazývají sklerocia , ze kterých se vyvíjí nové podhoubí neboli plodnice.
Genom houby , stejně jako genom všech eukaryot , se skládá ze struktur obsahujících jadernou a mitochondriální DNA . Mezi prvky odpovědné za dědičnost navíc patří plazmidy a viry [20] [21] .
Z hlediska velikosti a struktury jaderného genomu zaujímají skutečné houby jakoby mezipolohu mezi prokaryoty a ostatními eukaryoty, v průměru je velikost genomu hub o 2 řády menší než u vyšších rostlin [ 22] [23] . Počet chromozomů se pohybuje od 2 do 28, u většiny druhů - od 10 do 12 [23] . Velikost chromozomů u hub je také výrazně menší než u jiných eukaryot. Kvasinka Saccharomyces cerevisiae má tedy 15 chromozomů, ale každý z nich je asi 5krát menší než „chromozom“ bakterie Escherichia coli a pouze 4krát větší než velikost DNA bakteriofágů skupiny T [22] . Množství DNA na haploidní genom se pohybuje od 0,015 pg (u Saccharomyces cerevisiae ) do 8,3 pg (u zygomycet rodu Entomophaga ), to znamená, že kolísá více než 500krát (u vyšších rostlin je rozdíl v obsahu DNA menší než 100krát). Podle počtu nukleotidových párů (bp) má nejmenší genom (9,7 milionů bp) Eremothecium gossypii , který postihuje bavlnu . Mezi eukaryoty je menší velikost genomu známa pouze u některých řas, které nežijí volně, ale jsou endosymbionty. Pro basidiomycety se charakteristická velikost genomu pohybuje od 0,023 pg (neboli 21 milionů bp) u hlívy ústřičné ( Pleurotus ostreatus ) do 0,1 pg (90 milionů bp) u děvky jelení ( Pluteus cervinus ) [24] .
Charakteristickým znakem vyskytujícím se u některých druhů hub je přítomnost malých, tzv. B-chromozomů.. Na rozdíl od „normálních“ chromozomů není jejich počet konstantní a u kmenů stejného druhu se může lišit . Přítomnost B-chromozomů není pro život buňky nezbytná, plní však funkci adaptace na vnější podmínky. Například u fytopatogenních druhů tyto chromozomy kontrolují faktory virulence a kmeny, které je postrádají, jsou schopné pouze saprotrofní výživy [22] .
Houby také zaujímají střední pozici mezi bakteriemi a vyššími eukaryoty, pokud jde o strukturu jaderného genomu. Eukaryota se vyznačují přítomností mnoha opakujících se sekvencí DNA, které tvoří 10–50 procent nebo více z celého genomu, což částečně určuje velkou velikost eukaryotického genomu. U bakterií opakující se sekvence téměř chybí, zatímco u hub tvoří obvykle 10-15 % genomu. Je známo jen několik výjimek, například zygomyceta Phycomyces blackesleeanus , u níž genom tvoří 45 % opakovaných sekvencí. Organismy podobné houbám, které nepatří do říše pravých hub, jsou svou velikostí opakujících se sekvencí podobné vyšším eukaryotům (u oomycet je opakování 15–65 %) [25] [22] .
Struktura genů hub je podobná jako u jiných eukaryot - geny se skládají z exonů (oblasti kódující aminokyselinové sekvence proteinů) a intronů (nekódující oblasti vyříznuté z genu před translací ), introny jsou však také menší v houbách. Jejich průměrná délka je 85 n. n. a rozsah hodnot délky je od 36 do 250 n. Díky této struktuře genomu a genů samotných se u hub podílí na kódování proteinů větší procento DNA (ve srovnání s vyššími eukaryoty) [26] .
Mitochondriální genom hub je reprezentován kruhovými molekulami mtDNA , jejichž velikost se pohybuje od přibližně 20 000 bp do přibližně 20 000 bp. na více než 100 000 n. n. Tato DNA obsahuje jak nekódující oblasti, tak geny kódující ribozomální (rRNA) a transportní (tRNA) ribonukleové kyseliny a také enzymy , jako jsou cytochromoxidázy , ATPázy , které jsou nezbytnými složkami dýchacího řetězce . Organismem s dobře prostudovaným mitochondriálním genomem je kvasinka Saccharomyces cerevisiae . Mají 20–70 molekul mtDNA zabalených do jednoho nebo více nukleoidů , což je 5–30 % celého genomu. Velikost mtDNA této kvasinky je 85 779 bp. atd., obsahuje významný podíl nekódujících oblastí, 2 geny rRNA, 25 genů tRNA a 26 genů kódujících enzymy oxidativní fosforylace . Mutace v mitochondriálních genech se často ukáží jako letální (viz také Letální geny ) nebo vedou ke snížení rychlosti růstu a respirační aktivity hub [27] [28] .
Plazmidy v eukaryotech jsou nejcharakterističtější pro říši hub. Předpokládá se, že jejich přítomnost je spojena se specifiky fyziologie a stanoviště hub a dává jim výhody při klíčení a distribuci.
Plísňové plazmidy mohou být umístěny v jádře, mitochondriích nebo v cytoplazmě a jsou lineárními nebo kruhovými molekulami DNA. Většina plazmidů patří do mitochondrií a většinou se jejich přítomnost ve fenotypu neprojevuje, nicméně jsou známy plazmidy spojené s patogenitou kmenů, tzv. zabijácké plazmidy a plazmidy způsobující stárnutí kolonií. Zabijácké plazmidy jsou zodpovědné za syntézu určitých toxinů a zároveň za odolnost vůči těmto toxinům, to znamená, že buňky, které takové plazmidy mají, zabíjejí buňky, které je nemají.
Plísňové plazmidy jsou rozděleny do tří tříd v závislosti na struktuře molekuly a přítomnosti homologie s mtDNA:
Plazmidy mohou být přenášeny myceliálními anastomózami ( vodorovně ) a konidiemi (vertikálně) a mohou být také druhově nespecifické, což je činí ideálními pro použití jako přenosové vektory v genetickém inženýrství [29] [30] .
Houbové viry obsahují dvouvláknovou molekulu RNA a způsobují různé příznaky: snížení nebo zvýšení virulence u patogenních druhů, degeneraci mycelia a plodnic, změnu barvy, potlačení sporulace. Nekapsidované, tedy nepokryté proteinovými obaly (viz Capsid ), virové RNA jsou přenášeny prostřednictvím anastomóz nezávisle na mitochondriích. Virová onemocnění mohou způsobit škody v houbařských podnicích, například způsobit hnědnutí plodnic žampionů , změnu barvy zimních hub , což snižuje jeho komerční hodnotu. Viry, které způsobují hypovirulenci houbových patogenů, lze použít ke kontrole chorob rostlin [21] [30] .
Mitóza a meióza u hub se liší řadou specifických znaků. U většiny druhů hub dochází k dělení jádra podle uzavřeného typu, to znamená se zachováním jaderné membrány. Centrioly jsou přítomny pouze u pseudohoubí a některých hub, které mají bičíková stádia, u jiných druhů je dělicí vřeténo tvořeno jednodušeji uspořádanými proteinovými strukturami - vřetenovými polárními tělísky (PTV). Fáze mitózy se rychle střídají a chromozomy jsou malé; když se spojí, tyto faktory znesnadňují mikroskopické vyšetření, takže jaderné štěpení v houbách bylo dříve považováno za amitotické . Telofáze mitózy probíhá asynchronně, v důsledku čehož mohou vznikat heteroploidní dceřiná jádra, tedy obsahující nestejný počet chromozomů. Nejčastěji je u heteroploidie pozorován jiný počet B chromozomů. Mitóza a tvorba nových buněk ( cytokineze ) u vláknitých (nekvasinkových) hub probíhá nezávisle na sobě - jádra se do dceřiné buňky přesouvají po jejím oddělení přepážkou ( septem ) od mateřské buňky (u hub s ne- buněčného mycelia je cytokineze pozorována vůbec zřídka, při regeneraci poškozených míst a při tvorbě reprodukčních orgánů) [31] [32] .
Rekombinace genetického materiálu v houbách může nastat nejen v meióze, ale také v mitóze.
Při meiotické nebo sexuální rekombinaci u vyšších hub se diploidní ( zygotické ) jádro bez dormantní periody redukčně dělí za vzniku čtyř haploidních jader, po kterých může dojít k dalšímu (mitotickému) dělení a vznikne oktáda . Pak jsou jádra tetrád nebo oktády oddělena skořápkami a tvoří meiospory . Studie fenotypu bezprostředních produktů meiózy se nazývají tetrádová analýza . Tato metoda umožňuje určit skutečné štěpení znaků, a to ne statisticky významné, jako v „běžných“ genetických experimentech, podobně jako v experimentech G. Mendela ( viz též Mendelovy zákony ). Tetradová analýza je široce používána na modelových askomycetách , ve kterých jsou spory v asci uspořádány v přísném pořadí kvůli konstantní orientaci vřeténka dělení během meiózy a následné mitózy ( uspořádané tetrády ). Použití tetrádové analýzy umožňuje získat cenné informace o genové vazbě , mechanismu rekombinace (přítomnost křížení ) atd.
K mitotické rekombinaci dochází fúzí haploidních jader ve vícejaderných vegetativních buňkách, při fúzi geneticky heterogenních jader vzniká heterozygotní diploid. V přirozených podmínkách je pravděpodobnost vzniku takového heterozygota vysoká, protože mycelium roste z mnoha geneticky heterogenních spor. Následně při mitotickém dělení takového jádra dochází k rekombinaci. Tento jev byl poprvé pozorován v roce 1952 anglickým mykologem J. Roperem a italský genetik G. Pontecorvo jej nazval parasexuálním (pseudosexuálním) procesem (neboli cyklus ). Parasexuální proces je zvláště důležitý pro „ nedokonalé houby “, u kterých chybí sexuální rekombinace nebo se tvorba dokonalých (sexuálních) stádií vyskytuje velmi zřídka [33] [34] .
Říše hub je charakterizována různými životními cykly a variantami jaderného stavu (ploidie, počet jader v buňce, jejich genetická heterogenita či homogenita).
Počet jader v buňce | jeden - monokaryon | dva - dikarion | mnoho - multikaryon |
---|---|---|---|
Složení jader | geneticky homogenní - homokaryon | ||
heterogenní - heterokaryon | |||
Ploidy | 1n — haploidi 2n — diploidi >2n — polyploidi | ||
Složení chromozomů | homozygoti heterozygoti |
Jaderný stav je určen kombinací vlastností uvedených v této tabulce. Například dikaryon a multikaryon může být homokaryon nebo heterokaryon, jádra v mono-di- a multikaryonu mohou mít různou ploidii, di- a polyploidní jádra mohou být homozygotní nebo heterozygotní.
V různých taxonomických skupinách hub se rozlišuje až 7 typů životního cyklu (podle J. Rapera [Raper]).
Jedním z charakteristických rysů hub je fenomén heterokaryózy , to znamená přítomnost dvou nebo více geneticky heterogenních jader v jedné buňce (nebo neseptovaném myceliu). To je způsobeno 1) možností mít v buňce více než jedno jádro (di- a multikaryotické); 2) možnost jaderné migrace mezi buňkami a 3) možnost výměny jader prostřednictvím anastomóz hyf náležejících k různým kmenům. Heterokaryotický stav může vzniknout i v důsledku mutací v jádrech původního homokaryonu. Existují dva hlavní typy heterokariózy (podle R. Puhally):
Heterokaryóza plní u haploidních organismů stejnou funkci jako heterozygotnost u diploidních organismů: maskuje recesivní rysy dominantními. Pokud je však u diploidů poměr alel vždy konstantní a rovný 1:1 (u polyploidů to může být jiné), pak u heterokaryóz lze tento poměr snadno měnit změnou počtu jader v buňce a umožňuje rychle přizpůsobovat se změnám vnějšího prostředí.
podle R. Staniera :
Heterokaryóza je flexibilní mechanismus fyziologické adaptace, jehož podstatou jsou kvantitativní změny v kvalitativně fixovaném mnohočetném genomu.
- (citováno z "Botanika" od Belyakova et al.)V různých taxonomických skupinách hub je rozšířen fenomén vegetativní , neboli heterokaryonové inkompatibility - nemožnosti fúze mycelia určitých kmenů, která brání vzniku heterokaryonů. Inkompatibilita se projevuje tím, že se netvoří anastomózy nebo po splynutí odumírají hyfy, ve druhém případě se na rozhraní kontaktu mezi dvěma koloniemi vytvoří pruh vakuolizovaných mrtvých buněk - baráž . Podle mechanismu genové kontroly je vegetativní inkompatibilita opakem sexuální kompatibility, která vyžaduje přítomnost heteroalelismu pro geny kompatibility. Vegetativní inkompatibilita se naopak projevuje, pokud kmeny mají různé geny odpovědné za kompatibilitu, proto německý genetik K. Esser označil vegetativní inkompatibilitu za heterogenní a pohlavně homogenní . Geny odpovědné za kompatibilitu heterokaryonů se nazývají geny het . Přírodní kmeny se často liší v několika genech het , v důsledku čehož může existovat velké množství (desítky) vzájemně nekompatibilních skupin.
Předpokládá se, že vegetativní inkompatibilita hraje důležitou ekologickou roli: chrání kolonie před infekcí plasmidy a viry prostřednictvím anastomóz [37] [38] .
Všechny houby jsou heterotrofní organismy. Houba je schopna přijímat minerály z prostředí, organické látky však musí přijímat v hotové formě. V závislosti na potřebě látek jeden nebo jiný druh houby osídlí určitý substrát . Houby nejsou schopny strávit velké částice potravy, proto absorbují výhradně tekuté látky celým povrchem těla, zatímco obrovská plocha mycelia je velmi prospěšná. Houby se mohou živit také parazitováním na zvířatech (jako je cordyceps jednostranný nebo parazitický aspergillus ) a rostlinách (jako je námel nebo celý řád hub - eresifaceae ) a rozkládáním mrtvé biomasy (nejznámější houby), které působí jako rozkladači nebo paraziti .
Houby se vyznačují zevním trávením , to znamená, že se do prostředí uvolňují nejprve enzymy obsahující živiny , které mimo tělo rozkládají polymery na lehce stravitelné monomery , které se vstřebávají do cytoplazmy . Některé houby jsou schopny vylučovat všechny hlavní typy trávicích enzymů – proteázy , které štěpí bílkoviny ; lipázy , které rozkládají tuky ; karbohydrázy štěpící polysacharidy , takže jsou schopny se usadit na téměř jakémkoli substrátu . Jiné houby vylučují pouze určité třídy enzymů a kolonizují substrát obsahující příslušné látky.
Většina hub je schopna vlastní vegetativní , nepohlavní a pohlavní reprodukce. Na rozdíl od spíše monotónní vegetativní stavby hub jsou formy jejich rozmnožování velmi rozmanité (odvíjí se od nich klasifikace říše). Pleomorfismus je charakteristický - přítomnost několika typů sporulace současně, například asexuální a sexuální.
Ve skutečnosti k asexuální reprodukci dochází prostřednictvím spor . Podle způsobu vzniku se rozlišují endogenní a exogenní spory.
U tubulárních a agarických hub se na stěnách talířů a tubulů tvoří spory.
Chytridiomycetes se nepohlavně rozmnožují pomocí zoospor , které jsou pohyblivé pomocí bičíků. Vyvíjejí se v zoosporangii.
Pro nižší houby je fúze haploidních gamet charakteristická izogamií , anizogamií (heterogamií) nebo oogamií . V případě oogamie se vyvíjejí pohlavní orgány - oogonia (samice) a antheridia (muž). Během oplodnění dochází k tvorbě oospory - jedná se o zygotu , která je pokryta silnou skořápkou, tráví nějaký čas v klidu a poté klíčí.
U zygomycet ( zygogamie ) se slučují pouze buňky nacházející se na různých typech mycelia, označené jako „+“ nebo „-“, a jejich vnější struktura je stejná, ale v jejich skupinách je pohlavní proces nemožný. Takové houby se nazývají heterothalické a ty, které mají pouze jeden typ mycelia, se nazývají homotalické . Různé typy mycelia u heterothalických hub by neměly být spojeny s žádným pohlavím, to znamená, že by se měly nazývat mužské nebo ženské.
U ascomycetes se neslučují jednotlivé buňky, ale pohlavní orgány ( gamatangiogamie ): proces mužského antheridia oplodňuje samičí archikarp , sestávající z trichogynu a askogonu . Obsah antheridia se nalévá do askogonu podél trichogynu. Hnojení může být také provedeno pomocí malých spermií , což je proces nazývaný spermatizace . Přitom se jádra spojují, ale neslučují - vzniká dikaryon . Askogon dává výrůstky - askogenní hyfy, na jejichž koncích se po splynutí jader ( karyogamie ) tvoří váčky (asci) a v nich askospory po meióze . Asci jsou uzavřeny v plodnicích ( kleistothecia, perithecia, apothecia nebo pseudothecia ). Proces může probíhat různě, ale jeho výsledkem je vždy tvorba sáčků.
U basidiomycetes je pohlavní proces splynutím sekcí vegetativních hyf - somatogamie , což má za následek vytvoření basidií s basidiosporami (dvě „+“ a dvě „-“). Tyto haploidní spory dávají vzniknout haploidnímu podhoubí s krátkou životností. Dvě haploidní mycelium, splynutím, dá vzniknout dikaryotickému myceliu, na kterém se opět tvoří bazidia.
Houby, ve kterých se pohlavní proces nenachází, patří do skupiny deuteromycetů . Tato asociace je do značné míry umělá, a jak se vyskytuje v jednom nebo druhém typu sexuálního procesu, jsou přiřazeni k určité systematické skupině.
V současné době neexistuje obecně uznávaná klasifikace hub, proto se informace uvedené v literatuře nebo jiných zdrojích mohou u různých autorů výrazně lišit. Nejčastěji se za základ pro klasifikaci bere způsob reprodukce (viz výše).
Asco-, basidio- a deuteromycety jsou sjednoceny ve skupině Vyšší houby ( Dikarya ).
V roce 2000 bylo několik taxonů zygo- a chytridiomycetes rozděleno do nezávislých divizí:
Postavení dalšího oddělení není jasné: patří buď k houbám, nebo k jejich sesterské skupině Opisthosporidia , i když bylo dříve připisováno prvokům ( Protozoa ):
Tyto skupiny kombinují buněčnou stěnu chitinu, strukturu intracelulárních struktur a další.
Paleomykologická data jsou nezbytná pro pochopení evoluce říše hub a rekonstrukci fylogeneze velkých taxonů. Dlouhou dobu však byly při konstrukci fylogenetických systémů podceňovány nebo zcela ignorovány, což autoři vysvětlovali nedostatkem fosilních materiálů a špatným paleontologickým záznamem hub ve srovnání s jinými makrotaxony živého světa [39] . Navíc přesná identifikace taxonomické příslušnosti fosilních pozůstatků je často obtížná, protože ve fosiliích se obvykle nacházejí vegetativní struktury hub a chybí sexuální struktury, které umožňují určit příslušnost k oddělení. Je také možné zaměnit zbytky jiných organismů za houby, zejména řasy nebo protisty [40] [41] , a dokonce i stromy. Například vzorek popsaný v roce 1958 a nazvaný Phellinites digiustoi [42] byl považován za nejstarší houbu a teprve po téměř 40 letech studie ukázala, že vzorky byly zkamenělou kůrou stromu, pravděpodobně z rodu Araucaria ( Araucaria ) . [43] [44] .
Prekambrické fosilie vykazují mikroskopické struktury, které jsou často interpretovány jako pozůstatky hub. Mikrofosílie ze stromatolitů stáří 1,3 Ga jsou podobné kvasinkám a slizničním houbám [45] [46] ; v roce 1969 byly objeveny protáhlé struktury staré 0,9–1,05 miliardy let podobné vakům z ascomycet [47] ; dokonce se psalo o nálezech kvasinkovitých buněk ve vápencích starých 3,4–3,8 miliardy let [48] . Proti připisování prekambrických organismů jako hub [49] se objevují opodstatněné námitky a v opakovaných studiích jsou připisovány protistům, aktinomycetám , sinicím nebo se ukazuje, že jde o artefakty - abiogenní struktury nebo spory moderních hub zahrnutých do vzorek [50] . Spolehlivě byly první struktury podobné hyfám s apikálním růstem nalezeny v pozdním prekambriu: v neoproterozoických ložiskách starých asi 600 milionů let ve spojení s měkkýši [51] ; tubulární struktury a tmavě zbarvené buňky nalezené v Namibii a Číně a interpretované jako pozůstatky lišejníků mají stejné stáří [52] ; v ediakarských nalezištích z Newfoundlandu jsou známy mnohobuněčné nebo mnohojaderné nepohyblivé organismy, které žily v oceánu pod světelnou zónou a jsou některými badateli připisovány houbám [53] .
V raném paleozoiku ( ordovikum ) se nacházejí houby nebo houbám podobné organismy spojené s mechovkami [54] ; zbytky hyf, spor a endomykorhizy nalezené v Severní Americe ( Wisconsin ) a popsané v roce 2002 jako druh Palaeoglomus grayi , blízko k modernímu řádu Glomaceae ( Glomerales ). Stáří této houby je 460 milionů let a přibližně odpovídá vzhledu prvních suchozemských rostlin [55] .
V siluru spolu s aktivním rozvojem půdy rostlinami dochází ke zvýšení rozmanitosti hub. Byly nalezeny formy spojené s mořskými bezobratlými [54] ; v 70. letech 20. století byly na ostrově Gotland ( Švédsko ) nalezeny spory a fragmenty mycelia staré přes 400 milionů let , které byly klasifikovány jako askomycety [56] . Posledně jmenovaný nález je zvláště zajímavý, protože dříve byly zbytky askomycet známy ne dříve než v období křídy a stupnice „ molekulárních hodin “ M. Burbyho a J. Taylora naznačuje jejich výskyt o 120 milionů let později, tj. karbonu. Burby a Taylor vysvětlují rozpor tím, že silurské vzorky mohly být infikovány sporami moderních hub, nebo tyto pozůstatky představují hypotetickou skupinu „preascomycetes“, která se výrazně lišila od moderních hub [57] [58] .
Nálezy největších suchozemských organismů té doby, prototaxitů , patří do siluru a devonu . Prototaxity, objevené v polovině 19. století, jsou dodnes nevyřešenou záhadou – nelze je spolehlivě přiřadit k žádné říši živé přírody. Podle jedné hypotézy šlo o obří plodnice bazidiomycet [59] [60] .
Pro devon je charakteristická přítomnost zkamenělých mykorhizních hub, ve vzorcích je také dřevo napadené hnilobou a obsahující hyfy xylotrofních hub, jsou známy zachovalé zbytky chytridiomycetů , zejména parazitů charofytů [54] . V nalezištích křemičitých hornin v Aberdeenu ( Skotsko ), známých jako „ Rhyne traits “, R. Kidston a W. Lang v roce 1921 popsali 15 forem hub, které žily v podzemních částech ranodevonských nosorožců , tyto formy byly zařazeny do tzv. kombinovaný rod Palaeomyces [61] . Stáří těchto hub se odhaduje na 380 milionů let. Kidston a Lang poznamenali, že z hlediska přítomnosti vezikul, příznaků spor a neseptovaného mycelia se blíží moderním mykorhizotvorným psilotaceae , které jsou považovány za nejbližší nosorožcům, později se také zjistilo, že jsou podobné houbám rodu Glomus ( Pirozynski [ 62 ] [63] , Taylor [51] aj.). V roce 1995, v souladu s pravidly MKN, byl původce endomykorhizy z rhynia devils pojmenován Glomites [ 64] . Na konci 20. století byla arbuskulární endomykorhiza, podobná té moderní, nalezena v materiálech rýnských rysů na podzemních částech rostliny Aglaophyton major [64] . Dříve se věřilo, že arbuskuly se nevyskytují v sedimentech starších než trias. V ložiskách spodního devonu ze Sibiře nalezl V. A. Krasilov na kutikule rostliny Orestovia devonica struktury , interpretované jako plodnice askomycet ( thyriothecia ), obsahující hranaté váčky a hyfy s askogenními háčky, podobné moderním askomycetám. Předpokládá se, že tato houba je příbuzná řádu Microthyriales [65] . V roce 1999 Taylor popsal houbu z Rhyniaceae, která se stala známou jako „nejranější ascomyceta“ [66] . Pod uzamykacími buňkami průduchů rostliny Asteroxylon byly nalezeny kulovité plodnice s protáhlým krčkem ( perithecia ) o velikosti asi 400 µm, sestávající ze dvou vrstev hyf. Uvnitř jsou jednovrstvé sáčky dlouhé až 50 mikronů a sterilní hyfy (parafýzy). Askospory jsou podlouhlé, 5 μm dlouhé, některé z nich jsou dvoubuněčné, v jednom sáčku - 16 nebo 32 spor. Toto zjištění jasně ukazuje, že datování původu askomycet předpovězené genovou systematikou se ukázalo jako podhodnocené o 80–100 milionů let [67] . Nejstarší spolehlivé fosilie lišejníku popsaného v roce 1997 jako rod Winfrenatia byly také nalezeny v raynianských rysech . Podle znaků vegetativních struktur je houba tohoto lišejníku blízká zygomycetám a sinice působily jako fotobionti [68] . Přítomnost bazidiomycet ve svrchním devonu dokládají nálezy septátových hyf s přezkami ve zkamenělém dřevě Archeopteris [69] .
Ve zkamenělinách z období karbonu se vyskytují různé výtrusy, hyfy se sponami, plodnice uzavřeného typu, podobné ascomycetes cleistothecia , chytridiomycetes. Z hub podobných basidiomycetám byl nejúplněji popsán Palaeancistrus martinii z tracheid kapradiny Zygopteris [70] .
Zkameněliny lišejníků jsou neznámé v obdobích karbonu, permu a triasu , četné zbytky askomycet jsou také nalezeny pouze z poloviny křídy. Nálezy zástupců těchto skupin hub v devonských rysech však naznačují, že museli existovat i v těchto geologických obdobích [71] . Z triasových usazenin je známo málo, ale různorodých zbytků hub: plodnice podobné kleistoteciím a peritheciím askomycet, hyfy se sponami spojené s hnilobou dřeva, arbuskulární endomykorhiza.
Počínaje jurou se fosilní houby velmi podobají moderním formám [72] . Toto období je charakterizováno výskytem ektomykorhizy [51] .
Houba Palaeosclerotium pusillum byla nalezena v sedimentech ze svrchní křídy , vykazující známky basidiomycet i askomycet. O její taxonomické příslušnosti se vedou diskuse. V roce 1994 byla v turonských ložiskách střední křídy (před 90–94 miliony let) nalezena agarická ( čepičková ) houba Archaeomarasmius leggetti [73] a v roce 2007 v jantaru ze spodnokřídových nalezišť albického stupně r. Myanmar (starý asi 100 milionů let), další kloboučkovitá houba Palaeoagaracites antiquus . Houba z Myanmaru má parazitickou houbu, která má naopak známky hyperparazitické houby [74] . V albánských jantarech v Myanmaru byl také nalezen nejstarší zástupce skupiny afyloforálních hub blízké čeledi Clavariaceae , Palaeoclavaria burmitis . Nejstarší gasteromyceta Geastroidea lobata byla nalezena v maastrichtských vrstvách z pouště Gobi .
Dobře zachovalé zbytky lišejníků jsou známy pouze v kenozoiku , exempláře podobné moderním rodům jako Strigula , Calicium , Haenothecopsis , Anzia [75] se nacházejí v jantaru ve věku 20–55 let . Kloboukové houby jsou také dobře zachovány v jantaru - Protomycena electra a Coprinites dominicanus z miocénních ložisek z ostrova Haiti ( Dominikánská republika ) [73] . Na mnoha místech sedimentární horniny a jantar obsahují výtrusy a další zbytky rzi a plísní , deuteromycetů . Přesná identifikace posledně jmenovaného je však často obtížná kvůli nedostatku morfologických znaků.
Houby mohou žít v různých prostředích – v půdě, lesním opadu, ve vodě, na rozkládajících se i živých organismech. V závislosti na způsobu spotřeby organických látek jsou:
Například russula , bílé , mléčné houby atd. se konzumují po zpracování. Pro potravinářské účely se houby pěstují jako plodiny nebo se sklízejí z jejich přirozeného prostředí. Sbírání hub neboli „ lov hub “ je v mnoha zemích oblíbenou formou rybaření, outdoorových aktivit nebo koníčků .
V potravinářském průmyslu se používají různé mikroskopické houby: četné kvasinkové kultury jsou důležité pro přípravu alkoholu a různých alkoholických nápojů: víno, vodka, pivo, koumiss , kefír a také při pečení . Kultury plísní se odedávna používaly k výrobě sýrů ( Roquefort , Camembert ) a také některých vín ( sherry ).
Vzhledem k vysokému obsahu chitinu v houbách je jejich nutriční hodnota nízká a pro tělo jsou obtížně stravitelné. Výživová hodnota hub však nespočívá ani tak v jejich nutriční hodnotě, ale ve vysokých aromatických a chuťových vlastnostech, proto se používají do koření, dresinků, sušených, solených, nakládaných hub , ale i hub ve formě prášků.
jedovaté houbyNapříklad mnoho muchomůrek se obvykle nepoužívá pro potravinářské účely, ale někteří lidé používají některé jejich druhy po speciálním zpracování (hlavně opakovaném trávení). Taková léčba však ne vždy vede k požadovanému výsledku, vše závisí na velikosti dávky a povaze absorbovaných toxinů , jakož i na hmotnosti člověka a jeho individuální náchylnosti, věku (obecně houby jsou mnohem nebezpečnější pro děti než pro dospělé).
Některé druhy hub produkují důležité látky (včetně antibiotik ) a antidepresiva.
Houby a přípravky z nich mají široké využití v lékařství. V orientální medicíně se používají např. celé houby - reishi ( ganoderma ), shiitake , cordyceps aj. V lidovém léčitelství se používají přípravky z plísně hříbkové , plísně , některých troudů a dalších druhů.
Seznam oficiálních přípravků obsahuje četné přípravky z hub:
Některé druhy hub obsahují psychoaktivní látky a mají psychedelický účinek , takže mezi starověkými národy byly používány při různých rituálech a zasvěceních, zejména muchomůrku používali šamani některých národů Sibiře.
Američtí indiáni dlouho využívali účinky hub obsahujících psilocybin spolu s psychoaktivními drogami meskalinem z kaktusů .
Mnoho hub je schopno interagovat s jinými organismy prostřednictvím svých metabolitů nebo je přímo infikovat. Použití zemědělských pesticidních přípravků z některých těchto hub je považováno za příležitost k regulaci zemědělských škůdců, jako jsou hmyzí škůdci, háďátka nebo jiné houby, které poškozují rostliny . Jako biopesticidy se používají např. entomopatogenní houby (např. přípravek Boverine z Beauveria bassiana , další přípravky z Metarhizium anisopliae , Hirsutella , Paecilomyces fumosoroseus a Verticillium lecanii ( = Lecanicillium lecanii ) .
Rozšířila se výroba kyseliny citrónové na základě biotechnologicko - mikrobiologické syntézy .
Existuje mnoho různých patogenních hub, které způsobují choroby rostlin (až 1/3 úrody se ročně ztratí jejich vinou na révě a při skladování), zvířat a lidí ( dermatózy , onemocnění vlasů, nehtů, dýchacích cest a pohlavních orgánů traktu, onemocnění dutiny ústní). Navíc kontaminace krmiva, které je kontaminováno plísněmi, může vést k otravě zvířat mykotoxiny - mykotoxikózami .
Dřevokazné houby způsobují rychlou destrukci dřevěných materiálů, konstrukcí a výrobků, proto jsou v lesní fytopatologii považovány za patogenní.
Populárně vědecké publikace:
Populární referenční knihy:
Jiný:
V Rusku
V angličtině
Slovníky a encyklopedie |
| |||
---|---|---|---|---|
Taxonomie | ||||
|
Klasifikace eukaryot | |||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Diaphore -vstupenky |
| ||||||||||||
Amorphea |
| ||||||||||||
pozice není jasná |
|