Houby | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
vědecká klasifikace | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Doména:eukaryotaKrálovství:ZvířataTyp:Houby | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mezinárodní vědecký název | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Porifera Grant , 1836 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Synonyma | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Třídy | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Geochronologie se objevil před 650 miliony let
vymírání paleogénu ◄Triasové vymírání ◄Hromadné permské vymírání ◄Devonské vymírání ◄Ordovik-silurské vymírání ◄Kambrická exploze |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Houby ( lat. Porifera ) jsou druhem vodních, hlavně mořských, mnohobuněčných živočichů , kteří vedou připoutaný životní styl. Jsou distribuovány po celé zeměkouli od pobřežní zóny až po téměř maximální hloubky oceánu. Existuje asi 8000 druhů.
Houby nemají skutečné tkáně a orgány a různé jednotlivé buňky a buněčné vrstvy plní různé funkce . Krmení většiny druhů se provádí filtrací vody, poháněné systémem zvodnělých vrstev různé složitosti umístěným uvnitř těla houby. Zevnitř je značná část vodonosného systému lemována speciálními buňkami s bičíkem a límcem mikroklků - choanocytů , které dohromady tvoří choanoderm; zbytek zvodně a vnější obaly jsou tvořeny vrstvou pinakocytů (pinacoderm). Mezi pinacodermem a choanodermou je mezochyl - vrstva extracelulární matrix obsahující jednotlivé buňky různých struktur a funkcí. V mnoha houbách žijí endosymbiotická prokaryota ( bakterie a archaea ) v mezohylu .
Rozmnožují se pohlavně i nepohlavně (včetně tvorby klidových pupenů - gemmulí ). Mají vysokou schopnost regenerace . Mnohé houby, stejně jako mikroorganismy, které je obývají, produkují biologicky aktivní látky používané v lékařství .
Aristoteles (4. století př. n. l.), který stál u zrodu vědecké taxonomie zvířat, je ve svém díle „ O částech zvířat “ ( jiné řecké Περὶ ζώων μορίων ) rozdělil do dvou velkých skupin – „zvířata s krví“ a „ zvířata bez krve“, zdůrazňující menší pododdělení v každém z nich. Mezi pododděleními druhé z těchto skupin (přibližně odpovídajících pozdějším bezobratlým ) vyčlenil zejména "bezskořápkový volně žijící" ( holothurians , hydroidi ) a "bezskořápkový akreční" ( sasanky , houby) a interpretoval je jako organismy, ve kterých se mísí živočišná a rostlinná příroda [3] .
Později (ve 4.-5. století n. l. ) začali neoplatonikové ( Dexippus , Ammonius Hermias ) nazývat takové organismy „ zoofyty “ ( jiné řecké ζωόφυτα ) a klasifikovat je jako přechodné formy mezi rostlinami a zvířaty. Ve středověké Evropě se tento termín téměř nikdy nepoužíval, ale znovu se začal používat v renesanci : ve svých klasifikacích jej používali zoologové jako Edward Wotton , Guillaume Rondelet , Conrad Gesner a Ulisse Aldrovandi [4] . Houby vždy figurovaly ve složení „zoofytů“, ačkoli velikost skupiny se lišila; tak, ve Wottonově De differentiis animalium (1552), prvním podrobném zoologickém pojednání od dob Aristotela, byly k zoofytům přidány i hvězdice , scyphoidní medúzy a ctenophores . V knize Carla Linného „ Systema Naturae “ třída Vermes zahrnovala oddělení Zoophyta s ještě větším objemem než u Wottona: Linné také zahrnoval mořské ježky a některé měkkýše a červy mezi zoofyty . Ve stejné době, v 10. vydání knihy (1758), Linné definoval Zoophyta jako „rostliny s květinami žijícími zvířecím životem“ a ve 12. vydání (1766-1768) – jako „složitá zvířata, která kvetou jako rostlinné květiny“ [3] .
Živočišnou povahu houbiček poprvé doložil John Ellis , který popsal jejich schopnost vytvářet proud vody a měnit průměr osculums a nastínil svá pozorování v roce 1765 v dopise Danielu Solanderovi (v roce 1766 byl dopis publikované ve Philosophical Transactions of the Royal Society ) [5 ] [6] . V roce 1752, před Ellisovým objevem, francouzský přírodovědec Jean-André Paysonnel předpokládal, že houby nejsou živé organismy, ale struktury vztyčené cnidarians nebo mořskými červy [5] .
Systematické postavení hub mezi "zoofyty" bylo postupně zpřesňováno. V dílech Jeana-Baptista Lamarcka „ Système des animaux sans vertèbres “ (1801) a „ Philosophie zoologique “ (1809) se houby objevují v pořadí „Polypy s polypy“ – spolu s mechy , pláštěnci a řadou skupin koelenterátů . . Georges Cuvier ve své organizaci Le régne animal distribué d'apres son (1817) zařadil houby spolu s korálovými polypy do třídy Polypae sekce Radiata (druhá zhruba odpovídá Zoophyta ve smyslu Wotton nebo Linnaeus, i když Cuvier již nepovažoval svou Radiata za přechodnou mezi rostlinami a zvířaty) [3] .
Přechod k hloubkovému studiu biologie hub byl nastíněn ve studiích Roberta Edmunda Granta , ve kterých navrhl první přesnou interpretaci struktury a fyziologie těchto zvířat. Již ve svém prvním článku [7] (1825) Grant popsal larvy a vajíčka hub z rodu Spongilla , provedl důkladnou mikroskopickou studii struktury pórů hub [8] [9] . V roce 1836 vymyslel pro houby název Porophora , který byl nahrazen samotným Grantem v roce 1841 s Poriphera a Rymer Jones v roce 1847 s Porifera (všechna jména znamenají „nesoucí póry“) [3] [6] .
Po většinu 19. století byly houby obvykle považovány za blízce příbuzné coelenterates a často do nich jednoduše zahrnuty (ačkoli přírodovědci jako René Dutrochet , Paul Gervais a John Hogg houby klasifikovali jako rostliny [10] ). Již v roce 1816 však Henri de Blainville předložil myšlenku úzkého spojení mezi houbami a prvoky [ 6] a v roce 1860 Hogg a v roce 1866 Ernst Haeckel navrhli vyčlenit samostatné království (Hogg - Protoctista, Haeckel - Protista ), který zahrnoval houby, jednobuněčné živočichy a část jednobuněčných rostlin ( Thomas Huxley , který houby považoval za kolonie jednobuněčných organismů, je v roce 1864 jednoduše zařadil do prvoků) [3] [11] . Zdá se, že toto hledisko bylo potvrzeno objevem bičíků límcových ( choanoflagellátů ) Henry James-Clarke v roce 1867 [12] , které jsou překvapivě podobné speciálním buňkám nacházejícím se ve všech houbách – choanocytům [13] .
Poslední třetina 19. století se však stala, slovy A. V. Jereskovského, „zlatým věkem“ houbové embryologie (a první etapou systematického studia jejich vývoje) [8] . V letech 1874-1879 studie I. I. Mechnikova , Franze Schulze a Oskara Schmidta , věnované studiu struktury a vývoje hub, nezvratně prokázaly jejich příslušnost k mnohobuněčným živočichům. Zároveň byla objevena velká originalita této skupiny zvířat. Konkrétně Schulze (1878) a Yves Delage (1892) popsali při vývoji houbiček takzvaný fenomén „perverze zárodečné vrstvy“, který ostře odlišuje Porifera od všech ostatních Metazoa (včetně coelenterátů); na konci 20. - začátku 21. století se však terminologie změnila: začal převládat názor, podle kterého se zárodečné vrstvy v houbách během embryogeneze vůbec netvoří , a proto nemá smysl hovořit o jejich „perverze“ [14] [15] . Proto William Sollas (1884) porovnal houby jako Parazoa se všemi ostatními Metazoa (brzy se jim bude říkat Eumetazoa ). V pozdějším systému Haeckel (1894-1895) byly houby již odděleny od Protista a považovány v živočišné říši za samostatný typ Spongiae a v systému Ray Lankester (1900-1909) jsou jasně přiřazeny k Metazoa a objevují se jako typ Porifera (jediný v sekci Parazoa). Toto druhé hledisko absolutně převládalo téměř po celé 20. století, ačkoli hodnost Parazoa se u různých autorů liší: někdy je to „sekce“, někdy „supersekce“, jindy „podříše “ [ 3] [ 16] [17] .
V letech 1900-1960 (druhá etapa výzkumu vývoje houb, podle A. V. Yereskovského) zájem o studium vývoje houb opadl, i když se objevila významná díla Henryho Wilsona a Clauda Levyho . Přibližně v roce 1960 začíná třetí etapa, která je charakteristická převahou ultrastrukturálních studií pomocí elektronové mikroskopie [18] . Na konci 20. století se začalo se studiem cytogenetických a molekulárně biologických vlastností houbiček [19] [20] .
Spongiologie je obor zoologie , který studuje houby.
Základna těla houby je pevně připojena k substrátu , díky čemuž jsou nepohyblivé. V tomto ohledu je v jejich těle vysledována apikobazální polarita: od spodní (bazální) části těla, připojené k substrátu, k horní (apikální). Předozadní polarita charakteristická pro ostatní Metazoa není u houbiček výrazná [21] . Tělesné rozměry zástupců skupiny podél apikobazální osy se velmi liší: od několika milimetrů až po 1,5–2 m [22] . Za největší houbu je v současnosti považován neidentifikovaný druh šestipaprskových hub z čeledi Rossellidae (nalezena v hloubce 2,1 km poblíž Havajských ostrovů ); dosahuje 3,5 m na délku, 2 m na výšku a 1,5 m na šířku [23] . Mezi koloniálními druhy jsou největší velikosti známé pro houbovou kolonii Aphrocallistes vastus , která se vyskytuje u západního pobřeží Kanady a dosahuje 3,4 m na délku, 1,1 m na výšku a 0,5 m na šířku [24] . Houby se vyznačují neomezeným růstem: horní hranice nárůstu tělesné velikosti, charakteristická pro většinu živočišných druhů, prakticky chybí [25] .
Tvar těla houby je velmi rozmanitý. Mohou mít podobu kortikálních, polštářovitých, filmovitých, hrudkovitých výrůstků a výrůstků na substrátu [26] . Jsou mezi nimi známé formy kulovité, válcovité, pohárovité, nálevkovité, trubkovité, stopkaté, rozvětvené, vějířovité a další [22] . V roce 1964 byl v Antarktidě v hloubce asi 4 km objeven objekt podivného tvaru , později známý jako Eltanin anténa . Příznivci UFO ji poznali jako artefakt mimozemského původu, nicméně podle většiny vědců jde ve skutečnosti o vzácnou dravou houbu Chondrocladia concrescens [27] . Povrch těla houby je obvykle nerovný: jehličkovitý nebo dokonce štětinovitý a jen ve vzácných případech může být poměrně hladký a rovný. Některé typy houbiček mají měkké a elastické tělo, jiné jsou tužší nebo tvrdší [26] .
Barva těla houbiček je také různorodá. Díky přítomnosti buněčných pigmentů nebo endosymbiontů je mnoho druhů pestře zbarvených: převládají žlutá, červená, hnědá, oranžová, zelená, fialová a jejich různé odstíny [26] . Depigmentované houby se vyznačují bílou nebo šedou barvou [28] .
V těle houby není možné izolovat skutečné tkáně, orgány a jejich systémy vlastní jiným zvířatům. Houby tedy interagují s prostředím nikoli prostřednictvím samostatných mnohobuněčných systémů, ale jednotným způsobem ve všech částech svého těla. Malými otvory na povrchu těla ( ostia , neboli póry) se voda dostává do těla houby a následně cirkuluje propojeným systémem dutin a kanálků (vstup a výstup), které končí jedním nebo více velkými otvory - oskulum . Největší kanál, který přechází do oskula, se nazývá atrium nebo spongocele . Systém vodonosné vrstvy umožňuje, aby houba každých 5 sekund prošla množstvím vody rovnající se jejímu objemu, aby zásobila buňky živinami a kyslíkem . Houba navíc proudem vody odstraňuje ze svého těla toxické látky a produkty látkové výměny a také gamety [29] . Houby neustále přestavují svůj vodonosný systém a zvyšují jeho účinnost, aby s velkou účinností filtrovaly vodu v měnících se hydrodynamických podmínkách [30] .
Povrch těla houby, stejně jako kanály vodonosného systému, jsou tvořeny zploštělými, těsně sousedícími buňkami - pinacocyty . Rozšířené části kanálků, nazývané choanocytové nebo bičíkové komory, jsou vystlány choanocyty - buňkami vybavenými bičíkem a schopnými filtrovat částice potravy a vytvářet proudění vody v systému zvodnělé vrstvy. Vstup do komory choanocytů se nazývá prosopil a výstup je apopil. Vrstvy pinakocytů a choanocytů jsou odděleny mezohylem , vnitřním prostorem houby, který přímo nekomunikuje s vodou [22] . Struktura a složení buněk houby budou podrobně diskutovány níže.
Nejjednodušší variantou struktury houby je askonoid, ve kterém je rozsáhlá choanocytární výstelka mezochylu a vnější vrstva pinakocytů, která je s vrstvou choanocytů spojena úzkými vodivými kanály; dutina choanocytů se otevírá přímo do okulárního otvoru. Asconoidní houby se někdy nazývají homocoelózní, protože jejich systém nesoucí vodu je vystlán pouze choanocyty. U druhů se složitější strukturou jsou některé části systému zvodně tvořeny spíše pinakocyty než choanocyty a takové houby se nazývají heterocoelní [31] . Asconoidní houby obvykle vypadají jako spojovací ( anastomozující ) tubuly, jejichž průměr nepřesahuje 1 mm. Například u zástupců rodu Leucosolenia jsou takové tubuly spojeny bázemi a shromážděny ve svazcích, zatímco u Clathrina je tělo představováno trubicovou sítí [32] . Pro zvětšení velikosti těla při zachování askonoidní organizace by bylo možné zvětšit velikost síňové dutiny a/nebo objem mezochylu. Z fyzikálních důvodů však není možné ani jedno, ani druhé: pokud je objem síňové dutiny příliš velký, voda by v ní stagnovala, protože by byl narušen optimální poměr plochy a objemu a plocha síňového choanodermis by nestačila účinně pohánět vodu a nadměrné zvýšení objemu mezohylu by bránilo povrchové vrstvě buněk adekvátně sloužit procesům, které se tam vyskytují [33] [32] .
Velikost většiny hub však značně převyšuje velikost askonoidních forem. K vyřešení fyzikálních problémů popsaných výše se vrstvy pinacocytů a choanocytů ohýbají k sobě a choanocyty jsou seskupeny do kapsovitých komor, které na jednom konci ústí do síně (vystlané nikoli choanocyty, ale pinakocyty) a na druhé straně komunikují s vnějším prostředím pomocí krátkých adduktorových kanálů. Tento typ organizace vodonosného systému hub se nazývá sykonoidní [34] . Sykonoidní struktura aquifer systému umožňuje zvětšit plochu a zároveň zmenšit objem síní. V takovém zvodnělém systému voda vytváří následující cestu: ostia → adduktorové kanály → prosopile → bičíkové kanály → atrium → oskulum. Sykonoidní houby jsou obvykle větší než askonoidní, jejich průměr může být od jednoho do několika centimetrů. Zástupci rodů Grantia a Sycon [35] mohou sloužit jako příklady hub se sykonoidní strukturou systému zvodnělé vrstvy .
Další komplikace struktury houby nastává, když je povrch vnější vrstvy pinakocytů vyhlazený a pod pinakodermem se objevují široké dutiny, komunikující s vnějším prostředím úzkými póry. Radiálně umístěné choanocytové komory již ústí do síně, ale do dutiny vystlané pinakocyty, která komunikuje se síní [31] . V tomto případě se hovoří o sylleybidovém typu vodonosného systému. Mnoho Homoscleromorpha má takový vodonosný systém [36] [34] .
Zvýšení počtu komor choanocytů, zmenšení jejich velikosti, jejich ponoření do prostoru mezi stěnou síňové dutiny a vnější vrstvou pinakocytů, rozvoj složité sítě vstupních a výstupních kanálků vede k vytvoření leukonoidní aquifer systém, který umožňuje houbám dosáhnout maximální možné velikosti 1–2 m [37] . Bičíkové komory v leukonoidních houbách jsou velmi četné; například v Microciona porifera je asi 10 000 komůrek na 1 mm³, z nichž každá má průměr 20 až 39 mikronů a obsahuje asi 57 choanocytů. Leukonoidní organizace je vlastní většině mořských hub obývajících mělkou vodu a všem sladkovodním houbám. Leukonoidní houby mohou mít širokou škálu tvarů, dokonce i vázovitých [38] .
V roce 2011 byl zaveden nový termín popisující systém zvodněných vrstev houby rodu Leucascus , systém solenoidové zvodně. Vyznačuje se tím, že choanocyty se nacházejí pouze v anastomózních tubulech a pinakocyty vystýlají dutinu síní. Solenoidální zvodnělý systém je tedy také heterocoelní [31] .
Během vývoje houby se jejich vodonosný systém může zastavit v počátečním akonoidním stádiu nebo se vyvinout do jednoho ze složitějších typů popsaných výše – sykonoidu, sylleybida nebo leukonoidu [37] .
V případě askooidního typu struktury lze prostor síňové dutiny, vystlaný choanocyty, považovat za jednu velkou choanocytovou komoru, která má mnoho prozopilů odpovídajících vnitřním otvorům addukčních kanálků, a jeden apopil, který se shoduje s choanocyty. oskulum. U tří dalších složitějších typů struktury v těle houby lze rozlišit zónu, ve které se nacházejí komory choanocytů - choanozom. V některých houbách je mezi choanosomem a vnějším pinacodermem vrstva mesohylu, ve které nejsou žádné komory pro choanocyty; nazývá se to ektozom. Někdy k pinacocytům přiléhá hustší tenká vrstva mesohylu a tato nejvzdálenější část houby se nazývá kortikální vrstva nebo kortex. V bazální části houby zpravidla nejsou žádné komory pro choanocyty [39] .
Všechny typy vodonosných systémů se však nacházejí pouze ve vápenatých houbách, zatímco běžné a skleněné houby, stejně jako Homoscleromorpha, mají mnoho variant organizace leukonoidů [36] .
Problém individuality nebo koloniality hub není zcela vyřešen. Ve druhé polovině 20. století bylo navrženo považovat houby za modulární organismy sestávající z modulů nesoucích vodu. Modul je chápán jako určitý objem houby obsluhovaný systémem choanocytových komor a aquiferů spojených s jedním oskulem [40] .
Houby nemají skutečné tkáně, na rozdíl od většiny zvířat. Veškerá jejich životně důležitá činnost je zajišťována činností jednotlivých buněk a buněčných vrstev, které mají různé struktury a funkce. Na rozdíl od skutečných tkání však buňky buněčných vrstev, přestože plní podobné funkce, mají jiný původ [22] . Vnější a vnitřní buněčné vrstvy — pinacoderm a choanoderm, stejně jako mesochyl, což je kombinace buněk a extracelulárních prvků, jsou strukturálně a funkčně mnohem jednodušší než jejich protějšky u jiných Metazoa. Mnoho buněk houby může podstoupit transdiferenciaci na jiné typy buněk. Houby nemají jedinou kategorii totipotentních nebo pluripotentních buněk. V obyčejných houbách jejich funkce plní archeocyty a choanocyty, ve vápnitých houbách - choanocyty, u Homoscleromorpha - choanocyty a pinacocyty, ve skleněných houbách pravděpodobně archeocyty. Skleněné houby se liší od jiných houb v jejich syncyciální organizaci, to znamená, že většina jejich buněk je sloučena do jediné sítě; struktura syncytia skleněné houby bude popsána samostatně. Níže se budeme zabývat organizací hub s buněčnou strukturou [41] .
Vrstvy buněk PinacodermPinacoderm se dále dělí na exopinacoderm, který pokrývá tělo houby zvenčí, basipinacoderm, který se vyvíjí na základně houby a připojuje ji k substrátu, a endopinacoderm, který tvoří stěny vnitřních dutin a kanálů systému zvodnělých vrstev. [42] .
Exopinakoderm je tenký a elastický a je pokryt proteoglykanovou matricí [36] . Stupeň rozvoje exopinakodermy se u různých houbiček liší. Někdy je podložena kůrou, která kromě buněk a spikulí může někdy obsahovat i cizí inkluze. U některých houbiček je jedna vrstva exopinakocytů podložena silným mezochylem, zatímco u jiných je 3 μm silný exopinakoderm podložen téměř stejně tenkým mezochylem [36] . Exopinacocyty jsou krycí houbové buňky, které zvenčí vypadají jako zploštělé mnohoúhelníky , podobné šupinám a těsně na sebe navazující, tvořící jakousi buněčnou „dlažební kostku“ (mezibuněčná mezera oddělující membrány sousedních exopinakocytů je obvykle jen 15 nm [43] ). Exopinacocyty postrádají bičíky [44] , ale u některých Homoscleromorpha nesou řasinky [36] . Je možné, že u většiny druhů neexistují žádné specializované mezibuněčné kontakty mezi exopinakocyty, ale jsou spojeny dobře vyvinutým adhezivním systémem glykokalyx . Exopinakocyty dokážou syntetizovat a přenést na svůj povrch složky extracelulární matrix, včetně kolagenu [45] .
V exopinacodermu jsou póry - četné otvory o průměru 4 až 100 mikronů , kterými voda proniká do vodonosného systému houby. U většiny obyčejných hub a všech Homoscleromorpha jsou póry mezibuněčné otvory, zatímco ve vápnitých houbách se póry tvoří uvnitř speciálních válcovitých tubulárních buněk - porocytů . V druhém případě je průměr pórů regulován kontrakcí cytoplazmatických vláken, takže porocyty lze považovat za malé chlopně fungující na principu svěračů [ 44] . V některých houbách jsou porocyty schopny kontrahovat se v reakci na mechanickou nebo chemickou stimulaci. Byly popsány běžné houby, které mají zploštělé porocyty s otvorem ve středu a na periferii, které se mohou otevřít nebo zavřít [46] .
Exopinakoderma plní mnoho funkcí, které jsou vlastní epitelu eumetazoa , jako je absorpce , sekrece, transport, vylučování a ochrana [47] . S epitelem jiných zvířat je pinacoderm spojen přítomností desmozomů, které jsou přítomny alespoň v některých houbách. Některé sladkovodní houby mají pravděpodobně těsné spojení mezi buňkami pinacodermu [48] . Je možné, že mezerové spoje existují i mezi pinakocyty (předpokládá se, že pinakoderma některých hub je schopna pomalého vedení elektrických signálů). Pomalé (asi 0,25 cm/s) vedení elektrických impulsů bylo objeveno v 90. letech 20. století ve skleněných houbách. Impulzy se šíří podél trabekulárního syncytia, speciální tkáně [49] .
Basipinacocyty jsou zploštělé buňky, které tvoří bazální povrch houby a zajišťují připojení k substrátu díky syntéze sponginu a chitinu . V obyčejných houbách, které mají masivní aragonitový skelet, se basipinacocyty účastní syntézy uhličitanu vápenatého [47] . Některé houby jsou schopné pomalého (4-5 mm za den) plazení. Při lokomoci se z pohyblivých buněk basipinakodermy vytváří náběžná hrana [50] .
Endopinacocyty lemují přítokové a odtokové kanály systému zvodnělých vrstev a jsou to zploštělé vřetenovité buňky v úsecích. Dělí se na prosopinacocyty, které tvoří přítokové kanálky, a apopinakocyty, které tvoří výtokové kanálky. Endopinakocyty jsou fixovány v extracelulární matrix pomocí pseudopodiálních výrůstků tvořených bazální částí buněk. Jsou ve vzájemném kontaktu jednoduchým uložením [51] .
Některé obyčejné houby v pinacodermu mají kontraktilní buňky - myocyty . Jedná se o dlouhé vřetenovité buňky s nahromaděním kontraktilních vláken v cytoplazmě. Ve sladkovodních houbách se aktinová vlákna nenacházejí v myocytech, ale v endopinakocytech očních vejcovodů [52] .
Na rozdíl od epiteliálních buněk eumetazoanů se houbovité pinakocyty mohou stahovat, nabývat améboidního tvaru, pohybovat se a fagocytovat částice potravy, čímž odstraňují nestrávené zbytky ven [52] .
ChoanodermaChoanoderma je tvořena buňkami stejného typu – choanocyty, opatřenými bičíkem obklopeným límcem mikroklků (microvilli). Mikroklky jsou 2/3 délky bičíku. Na rozdíl od pinakocytů mohou být choanocyty válcovité, krychlové, lichoběžníkové nebo mírně zploštělé. Choanocyty jsou velmi malé buňky, dosahující pouze 2-10 mikronů v průměru. Mikroklky jsou propojeny filamenty proteoglykanů ( glycocalyx ). Bičík choanocytu vzniká z malého tuberkulu nebo prstencového výběžku na povrchu buňky. Jeho axonéma má strukturu typickou pro eukaryota . V závislosti na životních podmínkách houby, jejím fyziologickém stavu nebo stádiu ontogeneze se tvar choanocytů může lišit [53] . Bití bičíku choanocytů vytváří oblast nízkého tlaku na jeho základně a voda se tam řítí, současně prochází límcem mikroklků a zanechává na nich částice potravy. Dále se voda pohybuje podél bičíku choanocytů a opouští jej [36] .
Choanocyty se spojují do choanocytových (bičíkatých) komůrek, které jsou v obyčejných houbách vystlány extracelulární matricí obsahující kolagen. U Homoscleromorpha je choanoderm, stejně jako pinacoderm, podložen skutečnou bazální laminou s kolagenem typu IV. V obyčejných houbách je v jedné bičíkové komoře 50-200 choanocytů, ve skleněných houbičkách 200-300 a ve sykonoidních vápenatých houbách až 1000. V komoře choanocytů jsou mikroklky a bičíky každého choanocytu nasměrovány k výstupu z komory . Voda procházející komorou vstupuje přes mikroklky k základně každého bičíku, poté vystupuje do dutiny komory a opouští ji [36] .
Choanocyty jsou jednou z nejlépe prozkoumaných buněk houby. Mohou se diferencovat na spermatocyty a dokonce oocyty . Některé studie ukázaly, že choanocyty se mohou transformovat také na archeocyty, takže je lze považovat za kmenové buňky . Cirkulace choanocytů je velmi rychlá. Jsou nahrazeny rychleji než jakékoli jiné buňky v těle houby [36] .
Na hranici choanocytové komory a eferentního kanálu jsou speciální apopilární buňky, které jsou přechodem mezi apopinakocyty a choanocyty. Předpokládá se, že vznikají z choanoblastů v raných fázích tvorby bičíkové komory [36] . V průřezu mají trojúhelníkový tvar a jejich okraje směřující do komory jsou opatřeny hřebenem mikroklků. Apopilární buňky byly popsány u některých běžných hub a všech Homoscleromorpha. Předpokládá se, že regulují proudění v systému vodonosné vrstvy [54] .
Prosopili (vchody komůrek choanocytů) mohou být tvořeny pseudopodiálními výrůstky choanocytů nebo pinacocytů, které jsou v kontaktu s choanocyty a tvoří něco jako porocyt. Apopili (výstupní otvory) jsou větší než prosopili a mohou být tvořeny buď apopilárními buňkami nebo speciálními buňkami kuželovitého tvaru. Na rozdíl od choanocytů, které mají jeden bičík, jsou buňky ve tvaru kužele vybaveny řasinkami , které pomalu vyrážejí ven z komory. Některé houby, jako je Tethya wilhelma , nemají buňky ve tvaru kužele a místo toho několik buněk podobných endopinacocytům tvoří sítové pole na výstupu z komory [36] .
Mnoho běžných hub má speciální centrální buňky ve svých choanocytových komorách. U některých druhů je centrální buňka nepravidelně tvarovaná struktura umístěná na výstupu z bičíkové komory a vybavená rozsáhlým kanálem, který zahrnuje bičíky choanocytů. V jiných případech má centrální buňka podobu perforované destičky vystýlající komoru choanocytů nad apikální částí choanocytů a bičíky procházejí do lumen komory otvory v centrální buňce. Předpokládá se, že centrální buňky se podílejí na regulaci bití bičíků ve stejné komoře. Ne všechny komory choanocytů jedné houby však mají centrální buňky [55] .
MesochilusMesochil je vnitřní prostor těla houbiček, ohraničený od vnějšího prostředí vrstvami choanocytů a pinakocytů. Mesohyl se skládá z kosterních prvků, molekul extracelulární matrix a buněk, které plní různé funkce. Podle vykonávaných funkcí lze mezohylové buňky rozdělit do dvou skupin: buňky jedné skupiny plní podpůrně-spojovací funkci a buňky druhé skupiny plní ochrannou-sekreční funkci. Mesohylové buňky netvoří shluky a mohou měnit tvar a pohybovat se, proto se někdy celá sada mezohylových buněk nazývá amoebocyty . Každá taxonomická skupina hub je charakterizována určitým souborem typů mesochylových buněk, které mají jedinečné funkce a cytologické znaky [56] .
Buňky s podpůrnou spojovací funkcíBuňky této skupiny tvoří prvky organického a minerálního skeletu a také extracelulární matrix. Kolenocyty jsou mobilní buňky, které vylučují kolagen. Kolenocyty jsou ve skutečnosti typem fibroblastů . Jsou hvězdicovité nebo vřetenovité a tvoří rozvětvená pseudopodia. Jádru chybí jadérko a v cytoplazmě nejsou žádné specifické inkluze. Během experimentů na transplantaci úlomků těla jedné houby do jiné houby se ukázalo, že kolaencity se účastní ochranných reakcí. Lofocyty, améboidní buňky s jasně definovanou předozadní polaritou, vylučující prvky extracelulární matrix a odpovědné za její uspořádání do fibrilárních svazků, jsou považovány za různé collenocyty. Zevně se lofocyty podobají archeocytům [57] . Přední pól je opatřen krátkou hvězdicovou pseudopodií a zadní konec za sebou zanechává stopu ve formě svazku kolagenních fibril spojených glykoproteinovou matricí. Jádro lofocytů má jadérko, v cytoplazmě je silně vyvinuto drsné endoplazmatické retikulum , dobře patrné jsou mikrotubuly a mikrofilamenta . Hlavní funkcí lofocytů je doplňování a obnova mezohylových kolagenových vláken [57] . V běžných houbách jsou colencyty a lofocyty považovány za deriváty řady archeocytů [58] .
Sklerocyty vylučují minerální prvky kostry - spikuly , které plní podpůrnou funkci a udržují tvar těla houby. V křemíkových houbách provádějí sklerocyty intracelulární syntézu spikulí. Ze všech Metazoa pouze obyčejné a skleněné houby používají ke stavbě své kostry spíše křemík než vápník . Podle velikosti vytvořených spikulí se rozlišují megasklerocyty a mikrosklerocyty. Spikula je syntetizována uvnitř vakuoly tvořené speciální membránou, siliklemou, která nepřichází do kontaktu s žádnou buněčnou membránou [59] . Sklerocyty vápenatých hub pocházejí z pinakocytů a případně choanocytů [60] .
Kromě vnitřní hlavní kostry má mnoho hub také kožní (ektosomální) kostru, která chrání houbu před predátory a jinými houbami. Jeho struktura je různorodá a může zahrnovat jak horizontálně orientované jehlice shromážděné ve hromadách, tak vertikálně orientované hroty tvořící palisádu [61] .
Spongocyty tvoří perispikulární spongin nebo "rohovitou" kostru v obyčejných houbách, které postrádají minerální kostru. Tyto buňky migrují do skleocytů produkujících spikuly, neboli hotových spikulí, a navazují na ně molekuly sponginu, speciální formy kolagenu obsahujícího vysokou koncentraci jódu . Spongin se nachází pouze v houbách [62] a vypadá jako tlustá kosterní vlákna [63] . Předpokládá se, že spongocyty jsou charakterizovány pozitivní chemotaxí ke křemíku. Při tvorbě organické kostry se spongocyty seskupují, spojují se prsty podobnými kontakty. Spongocyty, stejně jako sklerocyty, jsou považovány za deriváty řady archeocytů v běžných houbách [64] .
Buňky s ochrannou sekreční funkcíVšechny buňky této skupiny lze podmíněně rozdělit na améboidní buňky a buňky s inkluzemi. Hlavní funkce této skupiny buněk jsou ochranné (fagocytární, baktericidní ), zásobní, sekrece hlavní substance mesochilu a také přenos částic potravy a kyslíku [64] .
améboidní buňkyObyčejné houby mají typické améboidní buňky – archeocyty, které se vyznačují velkým jádrem a jadérkem a také četnými velkými lysozomy [57] schopnými fagocytózy . Homoscleromorpha takové buňky nemá u všech druhů. V současné době jsou archeocyty chápány jako totipotentní ( kmenové ) buňky, jako všechny buňky, které mají jádro s jadérkem a četnými fagozomy . Archeocyty jsou nejaktivněji se dělící frakcí volných buněk. Aktivně se podílejí na asexuální a sexuální reprodukci, stejně jako na obnovující morfogenezi [65] .
Bakteriocyty jsou mobilní améboidní buňky s vakuolami obývané prokaryotními endosymbionty. Dosud byly identifikovány pouze u některých druhů obyčejných hub. Některé bakteriocyty obsahují jednu velkou vakuolu s bakteriemi uvnitř, zatímco jiné mají četné malé vakuoly, které obsahují jednu nebo více bakterií. Bakteriocyty mohou být poměrně velké (až 20 mikronů). U některých druhů bakteriocyty provádějí vertikální přenos prokaryotických symbiontů z mateřského organismu do dceřiného organismu a pronikají do embrya. Předpokládá se, že bakteriocyty pocházejí z řady archeocytů [66] .
Buňky s inkluzemiJedná se o heterogenní skupinu buněk obsahující speciální inkluze v cytoplazmě. Na rozdíl od archeocytů mají redukované hrubé endoplazmatické retikulum, žádné fagozomy, žádnou aktivitu kyselé fosfatázy a žádné jadérko v jádrech. Podle velikosti inkluzí lze rozlišit buňky obsahující velké inkluze a buňky obsahující malé inkluze. Do první skupiny patří:
Do druhé skupiny patří:
Schopnost většiny buněk, které tvoří tělo, se volně pohybovat, je charakteristickým znakem houby. Mezohylové buňky se pohybují téměř neustále. Během restrukturalizace zvodnělého systému mohou endopinacocyty a choanocyty změnit svou lokalizaci, díky čemuž se vytvářejí nové bičíkové komory, spojují se a vytvářejí nové větve kanálu. To zajišťuje, že proudění vody v těle houby je optimalizováno při jejím růstu nebo v důsledku změn prostředí. Nezávislé a časté pohyby buněk v tělech houbiček jsou možné díky absenci skutečných mezibuněčných kontaktů a bazální laminy u většiny z nich [69] .
Skleněné houbičky nemají typickou choanodermu a pinakodermu. Jejich živá tkáň je trojrozměrná síť podobná pavučině, která je tvořena četnými prameny. Neexistují žádné membrány oddělující buňky a cytoplazma je v tkáni spojitá, takže tkáň skleněných houbiček se nazývá trabekulární syncytium nebo trabekulární síťovina. Místo choanodermie je zde jiné syncytium - choanosyncytium a místo typických choanocytů - tělíska límců, z nichž každé má límec a bičík, ale žádné jádro. Těla límců se shromažďují ve skupinách v samostatných kapsách obklopených trabekulární síťovinou. Ve skutečnosti jsou těla límce výrůstky jediné kmenové buňky obsahující jádro (choanoblast). Mesochil zasahuje do každého vlákna trabekulární síťoviny. Obsahuje spikuly, kolagenová vlákna a jednotlivé buňky: sklerocyty, archeocyty a pravděpodobně i zárodečné buňky [70] .
Naprostá většina hub jsou přisedlé, přichycené organismy, ale některé druhy jsou schopné omezeného pohybu . Například sladkovodní houba Ephydatia , stejně jako některé mořské druhy, se mohou pohybovat po substrátu rychlostí 1 až 4 mm za den. Tohoto pohybu je dosaženo jako výsledek améboidního pohybu pinakocytů a buněk jiných typů, ke kterému dochází v různé míře ve shodě. Některé druhy, jako je Clathrina coriceae , se mohou stahovat a měnit průměr okula pomocí myocytů. Díky těmto mechanismům mohou houby dočasně zastavit tok vody svým vodonosným systémem, například když se zvýší množství suspendovaných látek ve vodě [71] . Dospělé houby všech čtyř tříd mohou ze sebe vypudit částice substrátu kontrakcí [72] .
Ukazuje se, že změny objemu a tvaru těla mohou být i endogenní a mít denní rytmus. Není přesně známo, co je zodpovědné za přenos signálu mezi buňkami v nepřítomnosti nervového systému : buněčné vedení, chemická difúze nebo elektrické vedení. Zjevně může nastat kterákoli z možností, protože v houbách byly identifikovány bioelektrické buněčné potenciály a neurotransmitery . Jejich genomy navíc obsahují geny , které jsou ortologní ke genům zapojeným do fungování eumetazoního neurosenzorického systému [73] . Kvůli nedostatku specializovaných mezibuněčných kontaktů se však signál v těle houby šíří velmi pomalu. Výjimkou jsou skleněné houby, které mají syncytiální strukturu. Například u Rhabdocalyptus dawsoni se akční potenciály rychle šíří podél syncytiálních provazců, což vede k zastavení bičíkového bičování a toku vody tělem [74] .
Většina houbiček filtruje z vody, která protéká jejich tělem, drobné částečky potravy. Velikosti částic jsou obvykle v rozmezí 50 až 1 um, ale mohou být i menší. Tyto limity zahrnují jednobuněčné planktonní organismy, jako jsou dinoflageláty a bakterie, viry , malé organické detrity a možná i organické sloučeniny rozpuštěné ve vodě [75] .
Houby nemají populaci buněk specializovaných pro trávicí funkci. Téměř všechny kožní buňky a mnoho buněk vnitřního prostoru houby se účastní zachycování částic potravy. U choanocytů, archeocytů, exopinakocytů, endopinakocytů a bazopinakocytů bylo prokázáno, že mají fagocytární a trávicí aktivitu. K zachycení potravy může dojít také v prosopilním a adduktorovém kanálu [36] . Fagocytární aktivita byla detekována v myocytech, sekrečních globulárních buňkách, skleocytech, lofocytech. Malé částice mohou pronikat do mezochylu mezi exopinakocyty, ale mechanismus tohoto pohybu je nejasný. Některé mesochylové buňky mohou améboidně rozšířit své výběžky do dutiny adduktorových kanálků mezi pinakocyty a provádět fagocytózu. Ve většině případů jsou však bakterie a další pikoplankton zachyceny pseudopodiálními výrůstky choanocytů [36] .
Choanocyty mohou zachytit částice potravy jak v bazální části, tak v apikální části (v oblasti límce). Choanocyty a pinacocyty, které fagocytovaly částice potravy, je buď předávají archeocytům, nebo je vylučují do mesochylu exocytózou . Archeocyty a choanocyty tráví potravu v trávicích vakuolách a zdá se, že archeocyty jsou také schopny ukládat živiny (glykogen a lipidy ). Zvláště velké částice usazené v kanálcích jsou absorbovány endopinacocyty a archeocyty, které pronikají kanálky přes vrstvu pinakocytů nebo přes porocyty. Enzymy amyláza , lipáza , proteáza a esteráza se podílejí na rozkladu potravy v houbách [76] [77] .
Mezi houbami jsou známé i masožravé druhy - obyčejné houby z čeledí Cladorhizidae , dále některé druhy z čeledí Guitarridae a Esperiopsidae. Je známo pouze 137 druhů dravých hub [78] . Zástupci čeledi Cladorhizidae se živí korýši a dalšími drobnými živočichy, kteří ulpívají na dlouhých lepkavých vláknech buněčné struktury rozprostřených houbou. Když se kořist přilepí, vlákno se zkrátí, čímž se kořist přitáhne k tělu houby. Dále houba pomalu obalí oběť a stráví ji, nejspíše pomocí archeocytů. Neexistuje žádný důkaz, že houba používá jed nebo toxiny . Některé dravé houby používají k chytání kořisti hroty ve tvaru háku [79] . Dravé houby postrádají choanocyty a vodonosný systém [80] [77] , ačkoli houby rodu Chondrocladia využívají svůj upravený vodonosný systém k nasávání kořisti do těla. Většina dravých hub jsou obyvatelé velkých hloubek (až 8840 m) [79] [81] .
Nestrávené zbytky jídla, stejně jako anorganické částice, které se dostaly do houby proudem vody, podléhají odstranění z těla houby. Ty musí být odstraněny: mohou ucpat vedoucí kanály a narušit jejich práci. Částice uvízlá v aferentním kanálu je fagocytována archeocytem a následně transportována blíže k výstupu z aquiferu, exocytózou vyloučena do odtokového kanálu. V houbách, které ke stavbě své kostry využívají cizí částice, lze zachycenou částici přenést na místo syntézy kosterních prvků [82] .
Proudění plynů a metabolických produktů (zejména amoniaku ) z těla do vody protékající systémem zvodně zajišťuje jednoduchou difúzi . Může také hrát roli v distribuci živin po celém těle houby, i když to dělají hlavně archeocyty. Druhy rodu Aplysina mají speciální vnitřní vlákna, po kterých se podobně jako na kolejnicích pohybují archeocyty naplněné živinami [83] .
Ve skleněných houbách dochází k transportu uvnitř syncytia. Poté, co byly částice potravy zachyceny těly límce a vloženy do vakuol, jsou vakuoly přesunuty skrz syncytium podél mikrotubulů motorickým proteinem dyneinem . Stejným způsobem se vezikuly pohybují v pseudopodiích foraminifer a v axonech neuronů u některých vyšších živočichů [83] .
Protože v pinacodermu a choanodermu prakticky neexistují žádné mezibuněčné kontakty, tyto buněčné vrstvy netvoří spolehlivou bariéru oddělující mezochyl a vodu; proto voda neustále vstupuje do těla houby. Buňky sladkovodních hub mají obvykle kontraktilní vakuoly , které provádějí osmoregulaci na úrovni jednotlivých buněk, nikoli však celého těla zvířete [84] .
Houby mají různá zařízení pro regulaci průtoku vody vodonosným systémem. Ve skleněných houbách bičík přestane bít, pokud se částice spodních usazenin dostanou dovnitř houby nebo se poškodí její tkáň. V tomto případě se akční potenciál šíří přes syncytiální tkáň a bičíky obnoví bití, když jejich membránový potenciál dosáhne normální hodnoty. Je možné, že akční potenciál způsobí, že vápník vstoupí do těla límce a bičík se obnoví, když se vápník odčerpá z buňky [36] .
V houbách s buněčnou strukturou tkání se akční potenciál, pokud je známo, nemůže rozšířit po celém těle. Avšak v reakci na špatnou kvalitu vody, fyzikální nebo chemické podráždění nebo dokonce ve spontánním rytmu mohou takové houby pomalu stahovat kanály svého vodonosného systému, uzavírat ústí a oskulum, v důsledku čehož se průtok vody značně zpomaluje. zpomalil nebo úplně zastavil. Bičíky choanocytů přitom nepřestávají bít a pracují nepřetržitě, i když u některých choanocytů bičíky bijí pomaleji než u jiných. Bití bičíků probíhá podél sinusoidy a v jedné rovině a ve stejné komoře choanocytů bičíky každého choanocytu bijí ve své vlastní rovině; v reakci na škodlivý účinek (prasknutí houby, nedostatek kyslíku) však některé bičíky zpomalí svůj tlukot a mohou se dokonce na několik hodin zastavit. V současné době se věří, že pouze skleněné houby jsou schopny okamžitě zastavit bití bičíků kvůli jejich syncytiální struktuře. Skleněná houba Oopsacas minuta může své tělo stahovat velmi pomalu a kontrakce jsou způsobeny vlnami vápníku procházejícími syncytiem. Při kontrakci těla houby se stahují i komůrky choanocytů a jednotlivé choanocyty [36] .
Houby mají účinný vrozený imunitní systém , který umožňuje houbám rozlišovat mezi patogenními prokaryoty, endosymbiontními prokaryoty a potravinovými prokaryoty. Bylo prokázáno, že po zavedení do houby endosymbiontní bakterie produkují specifické látky, jako jsou N-acylhomoserinové laktony v případě houby Suberites domuncula , které potlačují imunitní odpověď a apoptózu . V reakci na tyto molekuly houba začne hojně syntetizovat proteiny endocytózy , pravděpodobně ke kontrole bakteriální populace. Několik membránových proteinů Poribacteria má eukaryotické domény odpovědné za interakce protein-protein s eukaryotickou extracelulární matricí a mezibuněčnou adhezi , které pravděpodobně hrají roli při rozpoznávání. Patogenní grampozitivní a gramnegativní bakterie nesou molekulární vzory spojené s patogeny (PAMP), které jsou rozpoznávány houbovými buňkami. Například lipopolysacharidy (LPS), což jsou PAMP gramnegativních bakterií, jsou rozpoznávány v houbách, stejně jako u jiných Metazoa , Toll-like receptory , které spouštějí imunitní odpověď [85] .
Houby odmítají transplantáty od jiných druhů, ale přijímají transplantáty od členů jejich vlastního druhu. U některých mořských hub hrají šedé buňky klíčovou roli při odmítání cizího materiálu. Když je zaveden cizí fragment, šedé buňky uvolňují chemikálie, které inhibují pohyb buněk v postižené oblasti, takže buňky cizího fragmentu nemohou využít transportní systém houby. Šedé buňky se pak shlukují a uvolňují toxiny, které zabíjejí všechny buňky v postižené oblasti. Tento aktivovaný stav imunitního systému může trvat až tři týdny [86] .
Houby mají pohlavní i nepohlavní rozmnožování. Houby mohou být ovoviviparní nebo viviparózní . Vejcorodé houby jsou obvykle dvoudomé a ve druhém případě jde často o hermafrodity [87] . Je však znám případ, kdy houba během roku změnila pohlaví [88] .
Houby nemají gonády a tvorba gamet není omezena na určitou oblast mezohylu, takže gamety jsou po ní rovnoměrně rozmístěny, ale zároveň jsou vždy ve vzdálenosti pokryté difúzí z kanálu nebo komora [89] . Pohlavní buňky jsou tvořeny přímou transformací ze somatických buněk : nukleolárních amoebocytů a choanocytů, ale hlavní fáze vývoje gamet v houbách jsou podobné jako u jiných zvířat [87] .
Při tvorbě samčích gamet ( spermatogeneze ) ve skleněných a obyčejných houbách, stejně jako Homoscleromorpha , se tvoří dočasné kulovité útvary obklopené zploštělými somatickými buňkami - spermatocystami, ve kterých dochází k spermatogenezi. Vápenité houby netvoří spermatocysty. Uvnitř spermatocysty se samčí zárodečné buňky vyvíjejí synchronně, ale u Homoscleromorpha je ve spermatocystě pozorován gradient zrání spermií, což také přibližuje tuto skupinu hub eumetazoanům. Většina hub má primitivní spermie a má velký objem cytoplazmy s několika mitochondriemi ; akrozomy obvykle chybí. Pomocí elektronové mikroskopie však bylo zjištěno, že spermie všech Homoscleromorpha a některé obyčejné houby mají akrozomy. Vápnité houby mají atypické spermie, mají kulovitý tvar a postrádají bičík [90] .
Vyvíjející se samičí gamety jsou umístěny difúzně nebo v malých skupinách v choanosome. U většiny hub nedochází během oogeneze k typické tvorbě žloutku ; místo toho převládají různé formy přenosu do oocytů z pomocných buněk živného materiálu, ze kterého se tvoří sekundární žloutek. V tomto případě může dojít k fagocytóze celých buněk nebo jejich fragmentů, které vstupují do fagolyzozomů. Vajíčko a podpůrné buňky jsou někdy uzavřeny ve speciálním folikulu, který má stěny buněčné struktury [89] . V houbách Homoscleromorpha a vejcorodých je žloutek tvořen endogenní syntézou. Ooplasma není v oocytech segregována. Ovoviviparous houby nemají vaječné membrány, ale vejcorodé houby si během oogeneze vyvinou primitivní žloutkovou membránu [91] .
Během reprodukčního období je stěna spermatocysty zničena a spermie vstupují do výstupních kanálů (méně často do síně) a jsou vypuzovány přes oskulum. Některé tropické houby náhle vyvrhnou mléčná oblaka spermatu ze svých vajíček . Když se vyvržené spermie přiblíží k jiné houbě, jsou spolu s vodními proudy transportovány do systému zvodnělé vrstvy. Uvnitř houby se přiblíží k povrchu choanodermis nebo bičíkových komor, kde jsou fagocytovány, ale nejsou tráveny choanocyty. Choanocyt, který pohltil spermii, ztrácí bičík a límec a stává se améboidní buňkou (přenašečem), která přenáší jádro spermie do vajíčka a buď mu toto jádro předá, nebo je vajíčkem fagocytováno [89] . Některé houby uvolňují vajíčka spolu s podpůrnými buňkami do vody. Houby často uvolňují vajíčka a spermie do vody synchronizovaně; toto se nazývá "kouření" nebo "vařící" houby. U tropické útesové houby Neofibularia nolitangere je načasování uvolnění spermií a vajíček velmi přesné, takže „kouření“ jednou za rok a tři dny lze předem předvídat [92] .
Nepohlavní rozmnožování bylo popsáno u všech tříd hub a může být prováděno fragmentací, gemulogenezí a pučením [93] .
Fragmentace je považována za nejprimitivnější způsob nepohlavní reprodukce. Může k němu dojít při silných bouřkách, vlivem predátorů (ryby, želvy), infekčních onemocnění, protržení nebo rozštěpení substrátu, v důsledku čehož se tělo houby rozpadne na úlomky. Oddělené kusy přežívají díky schopnosti houby regenerovat (podrobnosti viz níže). Přichytí se k substrátu, přeskupí se a promění se v novou houbu [94] . Vzhledem k tomu, že fragmentace není přirozenou fází vývoje houby, ale událostí způsobenou náhodnými vnějšími faktory, nedochází během fragmentace k žádným cytologickým změnám. Fragmentace je nejcharakterističtější pro obyčejné houby [95] .
Pučení je poměrně vzácný způsob rozmnožování houby: jako povinné se v životním cyklu objevuje pouze u zástupců dvou čeledí ( Polymastiidae a Tethyidae ), i když v mnoha čeledi je zastoupeno nepravidelně [96]. . Zároveň se u většiny houbiček (s výjimkou Homoscleromorpha a Radiospongilla cerebellata ) tvoří na těle mateřské houby hustá akumulace buněk - především archeocytů. Vznik takové ledviny je založen na migraci pluripotentních buněk s jejich následnou diferenciací. Tato ledvina je bez choanocytových komůrek, kanálků, oskula a po oddělení od mateřské houby je připojena k substrátu; tam začíná růst a vytváří vodonosnou soustavu. Při usazování mohou pupeny vzájemně splývat, což má za následek vývoj větších hub. U Clathrina se pupeny tvoří jako otoky konců tubulů, které představují tělo houby. U některých druhů Tethya se pupeny tvoří na speciálních stopkách, zatímco u Oscarella a Aplysilla jsou to papily, které se oddělují od mateřského organismu a dávají vzniknout novým houbám [94] . U Homoscleromorpha je mechanismus tvorby nové houby zcela odlišný: v těchto houbách jsou ledviny výrůstky těla mateřské houby a během jejich tvorby nedochází k proliferaci a buněčné složení ledvin je identické. na buněčné složení mateřské houby [97] .
Gemmulogeneze je nejsložitější typ nepohlavní reprodukce v houbách. Jejím výsledkem je tvorba gemmulí – spících stádií určených k přežití nepříznivých podmínek a také šíření houbiček. Gemmuly tvoří sladkovodní a některé mořské houby v množství stovek a tisíců [94] . Venku je gemule pokryta nebuněčným ochranným obalem a uvnitř je množství pluripotentních buněk a thesocytů (neaktivních archeocytů) naplněných rezervní látkou [98] . Pravidelně tělo houby odumírá a zcela se rozpadá, takže zůstávají pouze gemmuly [99] .
Gemmuly jsou extrémně odolné vůči mnoha nepříznivým faktorům a mohou klíčit i po dvou měsících skladování při -80 °C až -100 °C. Čtvrtina gemmulí vyklíčí po čtyřech měsících dehydratace při 5°C [100] . Není neobvyklé, že vědci s houbami skladují navlhčené gemmules v lednici a klíčí je pro experimenty nebo pozorování [101] .
Pro mnoho druhů, jejichž životní cyklus zahrnuje nepohlavní rozmnožování, je charakteristické střídání pohlavního a nepohlavního rozmnožování. Zejména v jedné houbě tvorba gemmules nezačíná dříve, než se vytvoří žloutek v oocytech kvůli konkurenci o buněčný materiál. To je také způsobeno poklesem aktivity pohlavního rozmnožování během nepohlavního rozmnožování. V mnoha sladkovodních houbách asexuální reprodukce zesílí po sexuální reprodukci a dokončí aktivní fázi životního cyklu v populacích hub žijících v nestabilních podmínkách [102] .
Co se týče schopnosti regenerace, houby jsou lepší než všechny ostatní Metazoa. Když je tělo houby poškozeno, většina archeocytů se změní na pinakocyty a choanocyty, čímž se obnoví pinacoderm a choanoderm; celý proces trvá několik dní. Schopnost regenerace se aktivně využívá v akvakultuře záchodové houby, kdy se houba nakrájí na kousky a za pár měsíců se z kousků vyvinou plnohodnotné houby. Navíc vysokou regenerační schopnost houby využívají výzkumníci studující jejich fyziologii. Kousek houby se položí na krycí sklíčko, ke kterému se houba přilepí, a poté se část houby překryje druhým krycím sklíčkem. V důsledku toho se vytvoří velmi tenká vrstva živé hmoty, kterou je vhodné studovat pod mikroskopem. Při studiu jednotlivých buněk houby se fyzikální nebo chemickou cestou pitvá na jednotlivé buňky. Pokud je jedna z těchto buněk umístěna do nádoby, pak se na dně nádoby vyvine jedna mladá houba [103] . Zajímavé je, že buňky houby jsou schopny se znovu shlukovat a vytvořit normální houbu poté, co se fragment houby rozdělí na jednotlivé buňky. Mezistupněm tohoto procesu je tvorba primmorfů – shluků nediferencovaných buněk pokrytých exopinakodermou. Dále buňky procházejí transdiferenciací s tvorbou normální houby a osud buňky během transdiferenciace je určen její polohou v mnohobuněčném agregátu [30] .
Vejcorodé houby přinášejí zygoty do vnějšího prostředí, kde se vyvíjejí. Mnoho houbiček se vyznačuje živou porodností, kdy zygoty zůstávají uvnitř těla matky a opouštějí ho jako již vytvořené larvy . U viviparózních hub se embrya vyvíjejí ve speciálních plodových komůrkách tvořených zploštělými buňkami choanocytového nebo amoebocytárního původu a také endopinakocyty. Na konci vývoje se stěny plodiště podílejí na vytváření kanálů systému zvodněných vrstev [104] . Embrya a larvy hub jsou lecitotrofní, to znamená, že se živí žloutkem [105] . Houby vykazují širokou škálu variant embryogeneze a larvální struktury, ale jejich vývoj je i přes vnější rozdíly velmi podobný na molekulární úrovni (vzorce genové exprese, pohybu a smrti buněk atd.) [19] .
Zygota houby podléhá úplnému a jednotnému štěpení, ale relativní poloha blastomer se u různých zástupců liší [106] . V tomto ohledu houby rozlišují čtyři hlavní způsoby drcení :
Kvůli slabé specializaci vajíčka ve všech houbách (kromě Calcaronea) se štěpení zpravidla nevyznačuje stabilitou prostorového uspořádání blastomer . Synchronicita rozdělení buď zcela chybí, nebo je brzy ztracena. V raných fázích embryogeneze v mnoha houbách pronikají endosymbiotické bakterie do embrya z mezohylu. V některých případech jsou do embrya zavedeny somatické buňky mateřského původu [109] .
U vejcorodých obyčejných houbiček rodů Tetilla a Stylocordyla je vývoj přímý: po štěpení okamžitě nastupuje stadium buněčné diferenciace a vývoj mladé houby [109] .
Během tvorby mnohobuněčných embryí (larev) v houbách jsou popsány téměř všechny typy buněčných pohybů charakteristické pro eumetazoany: delaminace morule , buněčná delaminace, invaginace a multipolární imigrace. Houby však mají také jedinečnou morfogenezi, která se u jiných mnohobuněčných živočichů nenachází, jako je exkurvace, tvorba pseudoblastuly v důsledku invaze mateřských buněk do drtivého embrya, polarizovaná delaminace, unipolární proliferace a multipolární emigrace [110] .
Embryonální vývoj hub se zásadně liší od vývoje eumetazoanů. Během embryogeneze houby nedochází k tvorbě zárodečných vrstev , to znamená, že nedochází k gastrulace a gastrule , i když po rozdrcení dochází k intenzivní morfogenezi a diferenciaci buněk [108] . V pozdějších fázích štěpení, které se obvykle označují jako blastula nebo morula, začíná diferenciace buněk larev v houbách. Osud specializovaných larválních buněk hub (krycí, kosterní a další) není homologní s osudem zárodečných vrstev eumetazoanů, protože houby nemají části těla, orgány a tkáně homologní s eumetazoany. Houby tedy nemají a nemohou mít ektoderm a endoderm [111] .
V houbách bylo popsáno osm typů larev: coeloblastula, calciblastula, zinctoblastula, amfiblastula, dysferula, hoplitemella, parenchymula a trichimella [112] .
Nejjednoduššími larvami jsou coeloblastula a calciblastula, které mají jednořadý bičíkový obal a rozsáhlou vnitřní dutinu (blastocoel) vyplněnou bezstrukturní tekutinou, jednotlivé somatické buňky mateřského původu a symbiotické bakterie. Zatímco coeloblastula je planktonická, některé bičíkové buňky ztrácejí bičíky a migrují do blastocoelu, takže dutá coeloblastula se nakonec stane bezdutinou sterroblastulou [113] . Coeloblastula byla popsána v některých vejcorodých běžných houbách, zatímco kalciblastula byla nalezena ve vápnitých houbách podtřídy Calcinea. U kalciblastuly může vnější vrstva buněk obsahovat jednotlivé nebičíkovité buňky [112] .
Další jednovrstevnou larvou je amfiblastula, která je rovněž dutou kuličkou. Přední hemisféra amfiblastuly je tvořena malými bičíkatými buňkami, zatímco zadní hemisféra je tvořena nebičíkatými velkými buňkami s granulární cytoplazmou. V rovníkové oblasti jsou čtyři buňky „kříže“. V malé vnitřní dutině jsou různé mateřské buňky a symbiotické bakterie. Když je amfiblastula v mesochylu mateřské houby, všechny její bičíky se změní na blastocoel, ale brzy se vytvoří otvor, kterým se larva otočí ven s bičíky (inverze). Poté larva vyjde. Inverze probíhá v těch houbách, ve kterých se tvoří vajíčka z choanocytů [113] . Amphiblastulae jsou charakteristické pro vápenaté houby podtřídy Calcaronea [112] .
Dysferula je jednou z larev ze skupiny Halisarca hub obecných . Uvnitř larvy je uzavřená vrstva bičíkových buněk, která vznikla v důsledku invaginace (invaginace) povrchového bičíkového krytu [114] .
Hoplitomella je unikátní planktonní larva nudných hub Alectona a Thoosa . Postrádá krycí bičíkové buňky. Uvnitř hoplitemelly jsou komory choanocytů, různé buňky, kolagenová vlákna a spikuly diskotrienového typu, které v dospělých houbách chybí [115] .
Parenchymatické larvy jsou nejsložitější, jejich organizace se může lišit i v rámci stejného rodu. Parenchymatické larvy jsou charakteristické pro velkou většinu obyčejných hub. Parenchymula je zvenčí pokryta jedno- nebo víceřadou vrstvou jednobičíkatých buněk, strukturou odpovídá hypotetické fagocytele I. I. Mechnikova [116] . Uvnitř larvy jsou sklerocyty, archeocyty, sekreční buňky, kollencity a také kostra larvy, pokud je charakteristická pro dospělou houbu. V tomto ohledu lze parenchymu do jisté míry považovat za „téměř hotovou“ mladou houbu [113] . Parenchymuly, které vstupují do vnějšího prostředí, se vyznačují různým stupněm diferenciace buněk larev a někdy definitivní (tj. vlastní dospělým houbám) [115] .
Trihimella je charakteristická pro mnoho skleněných houbiček [113] . Zásadní rozdíly mezi trichimelou a parenchymulou jsou v tom, že trichimella má ve střední části pásu buňky, které nesou až 50 řasinek . Celá larva včetně ciliárních buněk je pokryta syncytiální vrstvou pinacodermu a řasinky vystupují otvory v syncyciu. Uvnitř trichymely jsou bičíkové komůrky tvořené nejadernými tělísky límce, které se liší od těch u dospělé houby, protože nejsou spojeny společnou cytoplazmou. Trichymely mají stauroaktinové spikuly, které v dospělých houbách chybí [117] .
Homoscleromorpha se vyznačuje larvou zinkoblastuly, která je svým vzhledem podobná coeloblastule, protože je tvořena jednou vrstvou řasinkových buněk a má rozsáhlou vnitřní dutinu. Buňky vnější vrstvy jsou však v apikální části spojeny desmozomy a ze strany dutiny jsou podloženy bazální ploténkou, lze je tedy považovat za epiteliální buňky. V oblasti zadního pólu larvy je pás buněk s intranukleárními parakrystalickými tělísky. Vnitřní dutina larvy obsahuje mateřské buňky a symbiotické bakterie [118] .
Pro larvy všech typů, kromě hoplitomely, je charakteristická anteroposteriorní polarita. Projevuje se ve tvaru těla, povaze řasnatého krytu na různých pólech, v nerovnoměrném zbarvení a také na histologické úrovni (povaha distribuce různých typů buněk, orientace a umístění spikulí v v případě parenchymu, nerovnoměrné rozložení symbiotických bakterií v dutině larvy v případě zinkoblastuly). Mnoho larválních struktur během vývoje larev odumírá a u dospělých jedinců se nezachovají. Mezi tyto struktury patří larvální ciliární obal, který plní lokomoční, přichycovací a případně trofické funkce, a také kostra larvy [118] .
Všechny larvy houby jsou lecitotrofní: jako zdroj energie používají granule žloutku a granule lipidů , které se během embryogeneze nespotřebují. Larvy houby mají díky lecitotrofii relativně krátký život [113] . Parenchymuly některých běžných hub však mohou fagocytovat organické částice z vnějšího prostředí pomocí bičíkatých buněk [118] . Obvykle je vylíhnutí larev stimulováno světlem a nastává zpravidla za svítání [113] . Ve vodní vývrtce se pohybuje mnoho larev. Vlastnosti pohybu houbiček, s největší pravděpodobností kvůli umístění řasinek, které se v různých skupinách velmi liší [92] .
U larvy houby obecné Amphimedon queenslandica jsou známy 3 typy buněk, které mohou plnit smyslovou funkci. Na zadním konci larvy jsou specializované fotoreceptorové buňky tvořící prstenec pigmentovaných buněk s fotosenzorickými membránami a dlouhými řasinkami ; regulují fototaxi . Druhým typem smyslových buněk jsou kulovité buňky naplněné váčky ; exprimují řadu postsynaptických genů. Konečně na předním konci larvy je skupina buněk vybavená jediným řasinkem. S jinými buňkami jsou spojeny speciálními kontakty, ale nebyly nalezeny žádné chemické synapse [72] .
Larvy houby mohou rychle reagovat na podněty prostředí pomocí řady orientačních behaviorálních programů, jako je geotaxe , fototaxe a reotaxe . Navíc si mohou vybrat substrát, na který následně sestoupí [72] .
Po určité době (několik hodin až několik dní) se larvy usadí na dně a začnou hledat vhodné místo k uchycení [113] . Metamorfóza larev houby začíná přichycením larvy k substrátu. Dále se tvoří exopinakoderma a basopinakoderma, vyvíjejí se choanocytární komůrky (nebo choanoderma u zástupců askonoidů) a kanály s nimi spojené, tvoří se póry a oskulum. Současně dochází k syntéze sponginu, spikulí a hlavní substance mezohylu. Jednooskulový jedinec, který se tvoří přímo z larvy a má systém zvodně odlišný od systému dospělých forem, má ve vápnitých houbách askonoidní strukturu a nazývá se olynthus. Olynthus má jedinou vakovitou choanocytovou komoru a apikální oskulum. U obyčejných hub a Homoscleromorpha má toto stadium sykonoidní nebo leukonoidní strukturu a nazývá se ragon; má jedno oskulum a několik komor choanocytů [108] . U většiny parenchymatických larev dochází v průběhu metamorfózy k destrukci krycích buněk a nové krycí vrstvy mladé houby jsou tvořeny vnitřními buňkami. U larev amfiblastula, kalciblastula, coeloblastula, zinctoblastula a halisacra se během morfogeneze larev diferencují pouze vnější buňky [119] .
Typ vývoje je chápán jako komplex vzájemně propojených zděděných a získaných morfogenetických procesů. U houbiček je známo 8 typů vývoje, pojmenovaných podle charakteristických larev. Jsou uvedeny v následující tabulce.
Typ | Taxon | Vejce | Rozdělení | Larva | Metamorfóza | nepohlavní rozmnožování | Zdroj |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Amfiblastulární | Calcaronea (limetkové houby) | Isolecitální, oligolecitální, oválný | Úplné, asynchronní, nestejnoměrné, křivolaké | Amphiblastula | Podle mezenchymálního typu: bičíkové buňky klesají dovnitř a dávají vznik choanocytům, mesochilní buňky, sklerocyty a endopinakocyty, granulární bičíkové buňky dávají vznik exo- a basipinakodermu | pučící | [120] |
Kalciblastulární | Calcinea (vápenné houby) | Isolecitální, oligolecitální, žádné známky polarizace, žádné speciální vyživovací buňky | Plná, stejnoměrná, polyaxiální, je zde drtící dutina | Zpočátku celá larva blastuly získává předozadní polaritu a stává se kalciblastulou. Hlavním buněčným typem larvy jsou bičíkové buňky. Existují speciální mezibuněčné kontakty. | Podle mezenchymálního typu | pučící | [121] |
trichimelles | skleněné houby | Isolecitální, oligolecitální, žádné známky polarizace, žádné speciální vyživovací buňky | Plné, jednotné, asynchronní | Trihimella, jsou tam korkové kontakty | Nepopsáno | Odlišné typy | [122] |
disferulny | Halisarcida (běžné houby) | Isolecitální, polylecitální, žádné známky polarizace, žádné speciální vyživovací buňky | Plná, stejnoměrná, asynchronní, polyaxiální, je zde drtící dutina. | Coeloblastula, parenchymula, dysferula. Larvy jsou zcela pokryty bičíky. K dispozici jsou nalepovací kontakty | Smíšené: exopinakoderma se vyvíjí podle typu epitelu z bičíkových buněk zadního pólu larvy a bazopinakoderma, ekdopinakoderma a choanoderma se vyvíjí podle mezenchymálního typu. | Neznámý | [123] |
Parenchymální | Obyčejné houbičky | Struktura se liší | Plné, asynchronní, neuspořádané | Parenchymula | Podle mezenchymálního typu je doprovázena migrací bičíkových buněk dovnitř a vnitřních ven. Kompletní nebo částečná fagocytóza bičíkových buněk larvy | Pučení, fragmentace, gemmulogeneze | [124] |
přímý vývoj | Obyčejné houbičky | Malé, isolecitální, oligolecitální, bez známek polarizace | Plné, jednotné, asynchronní | Delaminace morule | Ne | pučící | [125] |
Wholoblasturální | Obyčejné houbičky | Vejce obklopená vrstvou kolagenu a hlenu, isolecitální, oligolecitální, nepolarizovaná | Plné, jednotné, může být radiální | coeloblastula; adhezivní mezibuněčné kontakty | Část bičíkových buněk je vystěhována dovnitř a tvoří choanocyty a pinacocyty, zůstávající na povrchu - pinacocyty | pučící | [126] |
Zinktoblastulární | Homoscleromorpha | Isolecitální, polylecitální, polarita není vyjádřena, neexistují žádné specializované vyživovací buňky | Plné, jednotné, asynchronní, neuspořádané | Zpočátku coeloblastula, vyvíjející se v zinkoblastulu. Bazální lamina, desmozomy | Podle typu epitelu | Pučení a fragmentace | [127] |
Amfiblastový typ vývoje. 1 - vejce, 2 - drcení zakřivení, 3 - stomoblastula, 4 - zakřivení, 5 - amfiblastula, 6 - olintus
Kalciblastový typ vývoje. 1 - vejce, 2, 3 - polyaxiální drcení, 4 - coeloblastula, 5 - kalciblastula, 6 - začátek metamorfózy, 7 - olintus
Trichimella typ vývoje. 1 - vajíčko, 2, 3 - radiální drcení, 4 - blastula, 5 - delaminace, 6 - fúze makromer za vzniku trabekulárního syncytia, 7 - diferenciace typů buněk, 8 - podélný řez larvou, 9 - vzhled trichimella
přímý vývoj. 1 - zygota, 2 - radiální štěpení, 3 - tvorba exopinacodermu, 4 - mladá houba
Dysferulský typ vývoje. 1 - vejce, 2, 3 - polyaxiální drcení, 4 - invaginace, 5 - dysferula, 6 - ragón
Jedna z variant vývoje parenchymu. 1 - vejce, 2 - chaotická fragmentace, 3 - morula, 4 - parenchymula, 5 - metamorfóza
Celý typ vývoje výbuchu. 1 - vejce, 2 - drcení, 3 - morula, 4, 5 - coeloblastula, 6 - metamorfóza
Zinktoblastulární typ vývoje. 1 - vejce, 2 - drcení, 3 - morula, 4 - coeloblastula, 5 - zinkoblastula, 6 - metamorfóza
Očekávaná délka života hub se u různých druhů liší od několika týdnů a měsíců až po desítky a stovky let. V mírných zeměpisných šířkách se pohybuje od jednoho do několika let a sladkovodní houby žijí obvykle jen několik měsíců, ale v některých případech mohou vytvářet trvalky zvláštního druhu. Mořské tropické houby, stejně jako hlubokomořské druhy, však žijí velmi dlouho – až 200 let i více [26] [128] . Rekordmanem v dlouhověkosti mezi houbami je pravděpodobně Monorhaphis chuni — stáří exempláře uloveného v roce 1986 ve Východočínském moři v hloubce 1110 m se odhaduje na 11 (±3) tisíc let [129] .
Některé druhy získávají schopnost pohlavního rozmnožování ve věku 2-3 týdnů, zatímco jiné - až ve věku několika let. Obecně houby rostou relativně pomalu (nejvyšší rychlost růstu byla zaznamenána u forem s krátkou životností). Růst a stáří hub je také velmi závislé na vnějších faktorech, jako je roční rozdíl teplot. Některé houby (Sclerospongia) mají velmi pomalou rychlost růstu, s nárůstem asi 0,2 mm za rok, takže stáří takových vzorků o průměru 1 m může být 5000 let [26] [128] . Některé druhy přitom rostou rychlostí několika decimetrů za rok. Mladá houba roste poměrně rychle, ale s nárůstem objemu těla se rychlost jejího růstu snižuje [130] .
Znaky genomů houby byly studovány na příkladu běžných hub Suberites domuncula a Geodiacydonium . Mají relativně velké genomy (1670 megabází, hmotnost genomové DNA je asi 1,7 pg ). Navíc se ukázalo, že houbové genomy sestávají hlavně ze sekvencí přítomných v genomu pouze jednou (bez repetic) [131] . Houbové geny obsahují málo intronů , zejména geny kódující proteiny , a jejich introny jsou poměrně krátké: většina z nich je dlouhá 0,1–2 kilobází a žádný z nalezených intronů nebyl delší než 5 kb [132] . Jaderný genom hub obsahuje geny ParaHox , které jsou součástí genů homeoboxu . Situace s přítomností dalších klíčových genů homeoboxu pro metazoa, genů Hox v houbách , je méně jasná [133] . Mnoho hub má velmi malé chromozomy a mikrochromozomy se hojně vyskytují v karyotypech [20] .
Mitochondriální DNA (mtDNA) hub má introny, i když většina Metazoa introny v mtDNA nemá (výjimkou jsou koráli a mořské sasanky) [134] . Ve vápenatých houbách má mtDNA spíše lineární strukturu než kruhovou, jako u většiny metazoí. V Clathrina clathrus je mitochondriální DNA reprezentována 6 lineárními chromozomy. Navíc v této houbě dochází k modifikaci tRNA v mitochondriích a rRNA jsou fragmentovány [135] . Je třeba zdůraznit, že v různých houbách v mitochondriích existují různé rozdíly od standardního genetického kódu . Takže ve skleněných houbách kodon AGR nekóduje arginin , ale serin , a ve vápenatých houbách Sycon ciliatum , Sycon coactum a Petrobiona massiliana kóduje glycin nebo serin. Také u P. massiliana kodon AUA nekóduje isoleucin , ale methionin . Ve vápenatých houbách Clathrina clathrus a Clathrina aurea kodon UAG není terminátor , ale kóduje tyrosin a kodony CGN (N je jakýkoli nukleotid ) kódují glycin místo argininu . Nakonec ve vápnité houbě Leucosolenia complicata začaly kodony AGR kódovat methionin [136] .
V houbách bylo identifikováno mnoho genů a proteinů, které jsou zodpovědné za organizaci jejich těl. Byly identifikovány adhezní molekuly, které zajišťují interakci buněk mezi sebou navzájem, stejně jako s extracelulární matricí . Nejdůležitější molekulou, která zajišťuje interakci dvou buněk, je agregační faktor (AF). Galektin zprostředkovává vazbu AF na receptor agregace membránových buněk (AR). Klíčové proteiny extracelulární matrix – kolagen – a proteiny podobné fibronektinu – interagují s integriny umístěnými v buněčné membráně . V houbách byl identifikován alespoň jeden morfogen , myotrofin , který se s největší pravděpodobností podílí na tvorbě osy těla. Kromě toho se v houbách objevuje mnoho rodin proteinů , které jsou charakteristické pro jiná Metazoa: proteiny extracelulární matrix (kolagen, proteiny obsahující domény FN 3- , SRCR, SCR ); proteiny zapojené do přenosu signálu ( tyrosinkinázy ); proteiny přirozené imunity ( cytokiny , (2-5)A syntetáza, variabilní Ig -like domény) [21] . Údaje z molekulární biologie tedy naznačují, že houby nejsou neorganizované nahromadění buněk, ale komplexně organizovaná zvířata se specifickým tělesným plánem [137] .
Houby nemají pravé neurony a nervový systém , ale mají geny spojené s neuronální funkcí, behaviorálními reakcemi na vnější podněty a smyslovými buňkami zapojenými do vnímání signálu a vyjadřujících geny charakteristické pro neurony. Sekvenování genomu houby Amphimedon queenslandica stejně jako analýza transkriptomů hub různých tříd, ukázaly, že houby mají mnoho genů, které jsou charakteristické pro buňky nervového systému u cnidarianů a jsou bilaterálně symetrické zvířat. Mezi nimi jsou geny spojené s rychlým synaptickým přenosem: napěťově řízené iontové kanály , neurosekreční proteiny skupiny SNARE (syntaxin1, SNAP-25 , synaptobrevin ); geny spojené s primárním určením neurogenních polí (včetně proteinů signální dráhy Notch-Delta ); enzymy spojené se syntézou neurotransmiterů (včetně dekarboxylázy aromatických aminokyselin a tryptofanhydroxylázy ); většina genů postsynaptických zakončení ( NOS , citronové a ionotropní glutamátové receptory ) [72] . Současně sodíkové kanály přítomné v choanoflagelátech v houbách chybí [36] .
Houby jsou distribuovány po celém světě. Většina druhů obývá oceánské vody od polárních oblastí po tropické oblasti [26] [86] . Největší druhové diverzity přitom houby dosahují právě v tropických a subtropických oblastech Světového oceánu [26] . Ve sladkých vodách žije 219 [138] druhů (podle jiných zdrojů asi 150 [28] ).
Většina druhů žije v klidných a čistých vodách, protože částečky bahna a písku suspendované ve vodě nebo zvednuté ze dna proudy mohou ucpat póry v tělech hub, a tím ztěžovat dýchání a krmení [139] . Protože houby vedou připoutaný sedavý způsob života, potřebují pro svůj vývoj a růst pevný substrát. V tomto ohledu dochází k hromadění hub v místech, kde jsou na dně kamenité materiály: kameny, balvany, oblázky atd. [26] Některé druhy se však dokážou pomocí kořene fixovat v měkkých sedimentárních dně. -jako základ těla [140] [28 ] .
Většina hub žije v mělkých hloubkách: do 100-500 m. S rostoucí hloubkou počet druhů hub klesá. V hloubkách nad 1000-1500 m jsou houby obvykle poměrně vzácné, takže počet hlubokomořských druhů je malý [26] [28] .
V mírných vodách jsou houby početnější, ale méně rozmanité než v tropech [26] . Je to pravděpodobně způsobeno tím, že v tropech žije mnoho organismů, které se živí houbami [141] . Skleněné houby jsou nejpočetnější v polárních vodách, stejně jako ve velkých hloubkách mírných a tropických moří, protože jejich porézní struktura těla jim umožňuje extrahovat částice potravy z těchto vod chudých na jídlo s minimálními náklady. Běžné houby a vápenaté houby jsou četné a rozmanité v klidnějších nepolárních vodách [27] .
Houby žijící v přílivových zónách jsou dobře přizpůsobeny krátkodobému pobytu pod širým nebem, kdy při odlivu vyčnívají z vody. Zároveň jsou jejich ústa a póry uzavřeny, což zabraňuje nadměrné ztrátě vlhkosti a vysychání [26] .
Mezi endemity vynikají houby Bajkalu [142] , zastoupené endemickou čeledí Lubomirskiidae , která zahrnuje 4 rody a 13 druhů [143] .
Rozdíly v biotopech různých tříd hub jsou uvedeny v následující tabulce [86] :
Typ vody [86] | Hloubka [86] | Typ povrchu [86] | |
---|---|---|---|
vápenné houby | Námořní | Méně než 100 m | Pevný |
skleněné houby | Námořní | Velké hloubky | Měkké nebo tvrdé srážky |
Obyčejné houbičky | Mořské, čerstvé (asi 80–90 % všech známých druhů hub) [144] | Přílivový až propastný ; _ [86] dravé houby obecné lze nalézt v hloubce 8840 m [81] | Žádný |
Zvláštním typem útesů jsou houbové útesy [145] . Takové útesy byly dříve v historii Země rozšířeny [146] . Nejstarší z nich pocházejí ze středního triasu (před 245-208 miliony let) a největšího rozkvětu dosáhly na konci jury (před 208-146 miliony let). V této době protíná severní pánev starověkého oceánu Tethys soustava houbovitých útesů, tvořená převážně šestipaprskovými houbami a mající délku asi 7 tisíc km ; je největší ze známých struktur, které kdy živé organismy vytvořily. K prudkému poklesu počtu houbovitých útesů došlo v křídě na pozadí stále rostoucí dominance korálových útesů [147] .
Útesy s mělkou vodou nyní chybí a všechny známé podobné útesy jsou hlubokovodní [148] . Moderní houbové útesy vyžadují jedinečné životní podmínky, které mohou vysvětlit jejich vzácnost. Vyskytují se v příkopech kontinentálního šelfu , v místech s optimálními podmínkami pro jejich rozvoj: s relativně nízkou rychlostí sedimentace, s vysokými rychlostmi proudu [146] , vysokými koncentracemi oxidu křemičitého ve vodě a nízkými koncentracemi kyslíku. stabilní mořské dno skládající se z kamenů, hrubého štěrku a velkých balvanů, při teplotě vody 5,5-7,3 °C [147] . V současnosti jsou známé houbové útesy na západě kanadského kontinentálního šelfu [149] , rozšířené v severním Atlantiku, v kanadské Arktidě a na kontinentálním šelfu v Antarktidě [148] . Útes tvořený křemíkovými houbami ( Demospongiae ) existuje v Severním ledovém oceánu u ostrova Axel Heiberg [150] . Čtyři útesy tvořené šestipaprskovými houbami v Queen Charlotte Bay ve vzdálenosti 70–80 km od pobřeží a v hloubce 165–240 m zabírají plochu 700 km² mořského dna [148] . Některé houby rodu Heterochone v severním Pacifiku dokážou vytvořit útesy vysoké přes 20 m, táhnoucí se několik kilometrů. Také podél hlubokomořských korálových útesů se obvykle nachází zóna korálových úlomků , které dominují houby, mezi nimiž jsou druhy, které ničí mrtvé korály [151] . V jihozápadní části Barentsova moře se nacházejí hlubokomořská společenstva hub a ramenonožců [146] .
Houby mohou vstupovat do symbiotických vztahů se zástupci většiny skupin organismů [152] : s řasami [153] , houbami [154] , prokaryoty [155] atd.
Členové kmene Porifera poskytují stanoviště mnoha jednobuněčným a mnohobuněčným organismům. Mnohobuněčné organismy obvykle fungují jako komenzálové a usazují se na povrchu těla houby a v jejích vnitřních dutinách, aniž by zasahovaly do její vitální činnosti [156] . Mezi endobionty hub , cnidariánů , turbellariátů , nemertinů , sipunculidů , mnohoštětinatců , měkkýšů , korýšů , multigenitalů , ostnokožců , ascidiánů a ryb [157] .
Jednobuněční symbionti hub mohou být dinoflageláty , zoochlorella , červené řasy , vláknité zelené řasy a houby [156] . Sladkovodní houby se nejčastěji vyskytují v symbiotických vztazích s různými řasami, které určují jejich zelenou barvu [26] .
Houby hostící fotosyntetické endosymbionty vydávají třikrát více kyslíku, než přijímají, a produkují více organické hmoty, než spotřebují. Tato role hub při tvorbě primární produkce je zvláště důležitá v australském Velkém bariérovém útesu , ale v Karibském moři není tak velká [158] .
Nicméně zvláště důležití houboví symbionti jsou obligátní druhově specifická autotrofní nebo neautotrofní prokaryota (bakterie a archaea ), která se usazují v mezohylu. Interakce mezi houbami a těmito mikroorganismy může probíhat různými způsoby. Jedinečnost symbiózy hub s prokaryoty spočívá ve skutečnosti, že všechny dosud studované druhy hub mají symbiotické asociace s jedním nebo více druhy bakteriálních symbiontů [155] [159] [160] [161] .
Prokaryotičtí symbionti se zpravidla nacházejí mezi prvky mesohylu a jsou fyzicky odděleni od vody pinacodermem. Jsou však známy houby, jejichž symbionti jsou intracelulární: jsou lokalizováni ve speciálních buňkách, bakteriocytech [162] . Biomasa prokaryotických endosymbiontů může být poměrně významná a může činit až 40 % (a dokonce až 60 %) hmotnosti hostitelské houby a koncentrace bakteriálních symbiontů v houbě může být o 2–3 řády vyšší. než koncentrace prokaryotických organismů v okolním vodním prostředí [163] . Prokaryota mohou vstoupit do těla houby dvěma způsoby: z vody v prostředí nebo vertikálním přenosem z mateřské houby do další generace prostřednictvím vajíček nebo larev; možnost vertikálního přenosu prokaryotických symbiontů ukazuje na jejich mimořádný význam pro život hub. Houby si v sobě dokážou udržet různorodá, ale zároveň specifická mikrobiální společenstva, a to i přesto, že spolu s prouděním vody při filtračním krmení do jejich těl proniká mnoho mořských mikroorganismů [164] .
Uvnitř hub se usazují prokaryota nejrozmanitějšího systematického postavení, patřící do asi 20 bakteriálních kmenů a zástupci jednoho kmene - Poribacteria - se nacházejí výhradně v houbách. Symbiotická prokaryota se mohou podílet na různých fyziologických procesech houby, například na cirkulaci nerozpustných proteinů a strukturních přestavbách organického skeletu a extracelulární matrix. Mnoho symbiotických prokaryot syntetizuje antibiotika a štiplavé pachy, které odpuzují predátory. Mohou také sloužit jako doplňkový zdroj výživy pro houby a fagocytózou mohou být absorbována jak samotná prokaryota, tak i jejich metabolické produkty [165] . Dá se říci, že hostitelská houba a mikroorganismy, které ji obývají, jsou metabolicky propojené a vyměňují si sloučeniny dusíku , produkty fixace CO 2 , sekundární metabolity a organické sloučeniny získané z vody [164] . Například uvnitř houby žijí autotrofní mikroorganismy Lophophysema eversa , schopné oxidovat amonium , dusitany a sulfidy , a proto hrají důležitou roli v koloběhu uhlíku, dusíku a síry v těle houby. Kromě toho neutralizují amonium, dusitany a sulfidy toxické pro hostitelskou houbu [166] .
Houby vstupují do různých vztahů s jinými zvířaty. Například poměrně velká houba Lissodendoryx colombiensis , která žije na skalnatých substrátech, může také obývat dna mořských tráv . Zároveň se nechá obklopit a zarůst houbami, které žijí v mořských trávách a jsou nebezpečné pro místní hvězdice ; Lissodendoryx colombiensis si tak zajišťuje ochranu a houby z mořské trávy dostávají příležitost žít v určité nadmořské výšce vzhledem k mořskému dnu [167] .
Vztahy mezi korýši a houbami jsou zvláště různorodé [26] . Mnoho druhů malých copepodů , stejnonožců a amfipodů kohabituje nebo parazituje na houbách. Desetinožci a krevety často používají houby jako úkryt před nepřáteli. Krevety rodu Synalpheus z čeledi Alpheidae tvoří kolonie uvnitř hub a každý druh krevet obývá jen určitý druh houby; to dělá z rodu Synalpheus jeden z nejpočetnějších rodů korýšů . Druh Synalpheus regalis používá houby nejen k potravě, ale také k ochraně před jinými krevetami a predátory. V jedné houbě může žít 16 tisíc jedinců krevet, kteří se živí největšími částicemi, které se dostanou do těla houby během filtračního krmení [168] [169] . V další čeledi krevet, Spongicolidae , jsou téměř všichni zástupci obligátními symbionty hlubokomořských skleněných hub ( volně žijící formy jsou známy pouze u rodu Microprosthema ) [170] . Zejména samec a samice z rodu Spongicola se v larválním stádiu usazují v dutině skleněné houby Euplectella oweni a v dospělosti nemohou tělo houby opustit [26] .
Neatraktivnosti houbiček pro predátory často využívají někteří krabi (například Dromia personata ), kteří na sobě nosí kusy houby a podpírají je zadním párem končetin. Postupem času houba získává tvar skořápky [171] [172] . Krab Oregonia gracilis si na skořápku připevňuje houby, řasy a přisedlé živočichy, takže na jeho hřbetě vzniká mikrokomunita maskující kraba [173] . 13 druhů krabů poustevníků může tvořit komenzální symbiózu s korkovou houbou ( Suberites domuncula ) [174] . Ten se usadí na prázdné skořápce plže měkkýše a ve stejné skořápce se usadí krab poustevník. Postupem času je celá skořápka zarostlá houbou; uvnitř druhého jmenovaného vzniká spirálovitá dutina, ve které žije krab poustevník [26] .
Některá zvířata používají jako ochranu samostatné jehličky houbiček, které se po smrti hromadně ukládají na dno. Tato zvířata si staví své domy zčásti nebo zcela z jehel a ostnů hub ( foraminifera , někteří červi, holothurian Pseudostichopus trachus atd.) [26] .
Někdy se na houbách mohou usadit přisedlí, připoutaní živočichové, mezi které patří různí barnacles (zejména balanus ). Na kořenovém trsu jehlic řady druhů skleněných houbiček se často vyskytují vilejšové, usadit se mohou i koloniální koráli (Palythoa) . Některé houby ( Axinella ) trvale obývá sasanka korýš ( Parazoanthus axinellae ) [26] .
Mnohé houby mají špice, které je chrání před sežráním ostnokožci a jinými predátory [158] . Mořské želvy se však snadno živí houbami a křemičité spikule mohou tvořit až 95 % jejich výkalů. Houby jsou typičtí pasivně jedovatí živočichové, kteří používají své toxické metabolity [176] včetně přírodních haloalkaloidů [177] k ochraně před nepřáteli . Prvním toxinem izolovaným z hub ( Suberites domuncula ) byla látka zvaná suberitin [176] . Toxiny skupiny bromphakelin byly nejprve izolovány z houby Phakellia flabelata ; toxin podobný strukturou dibromysophakelinu byl nalezen v houbě Acanthella carteri [177] . Pyrrolové alkaloidy se hojně vyskytují mezi houbami, zejména zástupci čeledi Agelasidae [177] . Ukázalo se, že 9 z 16 antarktických hub a 27 z 36 karibských hub je pro ryby toxické . Zároveň mezi rybami existují druhy specializované na krmení houbami ( maurský idol , andělské ryby rodu Apolemichthys [178] , motýlí ryby rodu Coradion [179] aj.) [86 ] . Nudibranch měkkýši skupiny Doridacea vykazují úzkou specializaci, živí se pouze určitými druhy hub.
Toxiny uvolňované houbami mohou být namířeny i proti jiným přisedlým organismům (např. mechům a ascidiánům ), aby se neusazovaly na houbách a v jejich bezprostřední blízkosti, aby houby mohly úspěšně dobývat nové oblasti pro život. Příklady takových toxinů jsou ageliferin a dibromagelaspongin, syntetizované houbami z rodu Agelas . Karibská houba Chondrilla nucula uvolňuje toxiny, které zabíjejí korálové polypy , a houba roste na jejich kostrách. Organické sloučeniny podobné strukturou hymenialdisinům , stejně jako 2-bromaldizin, které se vyznačují mírným antimikrobiálním účinkem, byly nalezeny v různých typech hub [177] .
Mnoho houbiček silně zapáchá, jako například „česneková“ houba Lissodendoryx isodictyalis . Některé druhy mohou způsobit dermatitidu u lidí přímým kontaktem [176] . Například dotyk karibské „ohnivé“ houby Tedania ignis může způsobit vážné podráždění kůže [180] .
Skleněné houby nesyntetizují toxiny, protože ve velkých hloubkách, ve kterých žijí, je málo predátorů [139] .
Vyskytuje se zde čeleď hmyzu chocholavého - Sisiridae (Sisyridae), jehož zástupci parazitují na sladkovodních houbách. Samice klade vajíčka na rostliny visící nad vodou. Po vylíhnutí se larvy dostávají do vody a hledají houby, kterými by se živily. Jejich podlouhlé náustky jsou navrženy tak, aby propíchly vrstvu houby a nasávaly tekutinu z jejího těla. U některých druhů se larvy přichytí na povrch houby, u jiných se usadí ve vnitřních dutinách jejího těla. Plně vytvořená larva se vynoří z vody a spřádá kokon, ve kterém se zakuklí [181] .
Většinou se houby živí plži z čeledi Pleurotomaria [182] . Některé hvězdice se také specializují na krmení houbami (například druhy rodu Henricia ) [183] .
Nejčastějšími chorobami jsou houby Papuy-Nové Guineje , Mexika a Velkého bariérového útesu . Navzdory jejich obrovskému ekologickému a ekonomickému významu jsou houbové choroby špatně pochopeny. Je známo, že houby , viry , bakterie (včetně kmenů rodů Bacillus a Pseudomonas ) mohou působit jako patogeny . Ukázalo se, že epidemie chorob mezi houbami souvisí s podmínkami prostředí, jako je změna klimatu [184] .
Karibské houby rodu Aplysina trpí zvláštní chorobou známou jako „syndrom červených pruhů“. Na tělech nemocných hub se tvoří jeden nebo více rezavě zbarvených pásů, někdy obklopených pásy odumřelé tkáně. Tělo houby může být takovými lézemi zcela obklopeno. Zdá se, že onemocnění je nakažlivé a asi 10 % Aplysina cauliformis je infikováno na Bahamských útesech [185] . Jasná barva pruhů je způsobena sinicemi , ale není známo, zda jsou za nemoc zodpovědné [185] [186] .
Nudné houby z čeledi Clionaidae vylučují speciální látky produkované archeocyty a umožňují jim vrtat se do kamenů, korálů a schránek mrtvých měkkýšů [187] .
Delfíni skákaví ze Shark Bay v Západní Austrálii používají houby zajímavým způsobem: připevňují si houby na řečniště, aby je chránili před poškozením při hledání potravy na písčitém dně [188] . Toto chování, nazývané sponging, je známé pouze u delfínů skákavých ze Shark Bay, přičemž samice nejčastěji vykazují houbu. Ukázalo se, že matky učí své dcery houbaření, přičemž všichni delfíni, na nichž je vidět, jsou si navzájem blízcí příbuzní (takže houbaření se zdá být nedávnou akvizicí) [189] [190] .
Je známo, že běžné houby, ale ne eumetazoany, mohou syntetizovat 24-isopropylcholestan , stabilní derivát 24-isopropyl cholesterolu . Ukázalo se, že choanoflageláty, nejbližší jednobuněční příbuzní zvířat, také nejsou schopni syntetizovat 24-isopropylcholestan, a proto lze přítomnost 24-isopropylcholestanu ve fosilních pozůstatcích použít k posouzení existence houb v té době [191] . Podle údajů z roku 2005 jsou nejstarší nálezy 24-isopropylcholestanu staré 1800 milionů let [192] , nicméně přesnější analýza ukázala, že tento biomarker se objevil teprve krátce před koncem proterozoického zalednění , tedy před 635 miliony let [ 193] . Neexistuje tedy žádný důkaz o existenci hub před proterozoickým zaledněním. Navíc 24-isopropylcholestan, „biomarker houby“, by mohl být syntetizován také jinými organismy, jako jsou mořské řasy [194] .
Ačkoli molekulární hodiny a biomarkery naznačují, že houby existovaly dlouho před kambrickou explozí , křemičité spikuly podobné běžným houbám se v geologických záznamech objevují pouze z kambria [195] . Existují však nepotvrzené údaje o nálezech křemíkových spikulí v kamenech starých 750 milionů let [196] . Dobře zachované nejstarší fosilie houby nalezené ve souvrství Doushantuo jsou staré 580 milionů let a pocházejí z ediakarského období . Tyto fosilie, ve kterých jsou rozlišitelné spikuly, pinacocyty, porocyty, archeocyty, sklerocyty a vnitřní dutiny, byly přiřazeny k obyčejným houbám. Další možné běžné houby byly nalezeny v raných kambrických ložiskách v Maotianshan Shale a byly datovány do let 525 až 520 Ma [197] . Nejstarší fosilie skleněných hub jsou staré 540 milionů let a byly nalezeny v kamenitých horninách Austrálie, Číny a Mongolska [198] . U hub z raného kambria z Mexika patřících do rodu Kiwetinokia byla potvrzena fúze několika malých spikule do jedné velké spikule [199] . Spikuly uhličitanu vápenatého, charakteristické pro vápenaté houby, byly nalezeny v Austrálii v raných kambrických horninách ve věku 530 až 523 milionů let. Sladkovodní houby se objevily mnohem později. Nejstarší sladkovodní fosílie houby pocházejí ze středního eocénu a jsou staré 48 až 40 milionů let [198] . Ačkoli 90 % moderních hub jsou obyčejné houby, fosilní pozůstatky zástupců této skupiny jsou vzácnější než zbytky hub jiných skupin, protože jejich kostru tvoří relativně měkká, špatně fosilizovaná houba [200] . Vzhled endosymbiontů uvnitř houby se datuje do raného siluru [201] .
Existují náznaky, že houby mohly existovat již před 890 miliony let, ale tato problematika vyžaduje další výzkum [202] .
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Jak již bylo uvedeno v části „Historie studie“, po většinu 20. století byly houby (typ Porifera) zahrnuty do Metazoa (skuteční zvířata) a jako skupina Parazoa proti všem jejich dalším zástupcům ( Eumetazoa ) [16 ] . Monofylie Porifera přitom nebyla obvykle zpochybňována [204] , ale takové pochybnosti vyvstaly s ohledem na Metazoa jako celek. V letech 1970-1980. Řada zoologů se držela hypotézy o nezávislém původu hub (spolu s choanoflagelláty ) a Eumetazoa od jednobuněčných předků (pravděpodobně z prasinofytních řas ) [205] [206] .
Aplikace metod molekulární fylogenetiky ukončila pochybnosti o jednotě Metazoa; také se ukázalo, že choanoflagelláty jsou sesterskou skupinou Metazoa jako celku [207] . Údaje z molekulárních studií týkající se monofylie houby jsou však rozporuplné. Výsledky řady studií získaných od roku 2001 tedy naznačují, že některé skupiny hub mají systematicky blíže k eumetazoanům než jiné skupiny. To znamenalo parafilii Porifera: ukázalo se, že posledním společným předkem hub byl předek nejen hub, ale také eumetazoanů. Analýza genů rRNA v roce 2001 ukázala, že nejzásadnější rozdíly v houbách jsou mezi skleněnými houbami a všemi ostatními houbami a eumetazoani jsou nejblíže vápenatým houbám [204] . Dvě analýzy z roku 2007, založené na rozdílech v genech rRNA a spikulech, ukázaly, že skleněné houby a obyčejné houby jsou mnohem blíže příbuzné než každá z těchto skupin s vápenatými houbami, a ty jsou zase nejblíže eumetazoamu [198 ] [208] .
Jiné anatomické a biochemické údaje poukazují na blízkost eumetazoanů a Homoscleromorpha, třídy hub, která byla dlouho považována za součást obyčejných hub. Analýza jaderné DNA provedená v roce 2007, která nezahrnovala skleněné houby a ctenofory , ukázala, že třída hub nejbližších eumetazoanům je třída Homoscleromorpha, další nejbližší jsou vápenaté houby a obyčejné houby jsou evoluční „tety“ pro obě skupiny [209 ] . Spermie Homoscleromorpha sdílejí řadu znaků s eumetazoními spermiemi, které chybí ve všech ostatních houbách. Jak u Homoscleromorpha, tak u eumetazoanů jsou vrstvy buněk připojeny ke kobercové bazální membráně složené primárně z kolagenového proteinu typu IV, který se v jiných houbách nenachází. Nicméně spongin, který podporuje mezochyl běžných hub, je blízký kolagenu IV. typu [210] .
Takže podle výše uvedených údajů jsou houby nejranějšími odnožemi skupiny skutečných mnohobuněčných zvířat (Metazoa). V roce 2008 však byla provedena analýza 150 genů z 21 biologických druhů (od hub po člověka; houby byly v této analýze zastoupeny pouze dvěma druhy), která ukázala, že na samém základu stromu Metazoa nejsou houby, ale ctenofory. Pokud jsou jeho údaje správné, pak buď ctenofory odvodily všechny své složité struktury nezávisle na Metazoích, nebo předchůdci hub měli mnohem složitější strukturu a všechny moderní houby jsou radikálně zjednodušené formy [211] . Pozdější data podporují verzi, že ctenofory jsou sesterskou skupinou jiných metazoanů [212] [213] [214] [215] . Nejnovější údaje o morfologii, vývojových rysech a molekulární biologii (zejména analýza mitochondriální ribozomální DNA, stejně jako 18S a 28S jaderné mitochondriální DNA [216] ) ukazují, že houby jsou stále monofyletickou skupinou a spolu s cnidarians působí jako sesterské skupiny ve vztahu k bilaterálně symetrickým zvířatům [217] .
V rámci kmene houby jsou skleněné a obyčejné houby považovány za nejbližší z hlediska molekulárních i anatomických a paleontologických dat. Byla potvrzena monofylie skleněných hub, vápenatých hub a dvou podtříd vápenatých hub (Calcinea a Calcaronea). Fylogenetické vztahy v rámci běžných hub však prošly významnými změnami. Výrazně monofyletická skupina Homoscleromorpha byla izolována z obyčejných hub na úrovni třídy a řády a čeledi, které zůstaly v Demospongiae, také tvoří monofyletickou skupinu a jsou rozděleny do čtyř shluků nad řádem , nyní považovaným za podtřídy. [218] . Pokud jde o typ Porifera jako celek, z dostupných údajů nelze jednoznačně učinit závěr, zda jde o taxon monofyletický nebo parafyletický ; v těch studiích, které podporují monofylii hub, se Homoscleromorpha jeví jako sesterská skupina k vápenatým houbám. V každém případě se všechny čtyři třídy hub, které jsou nyní rozlišovány, od sebe před více než 600 miliony let rozcházely [219] .
Archeocyates je skupina živočichů, jejichž fosilie se hojně vyskytují na ložiskách raného kambria (před 530 až 520 miliony let), ale v ložiskách pozdního kambria zcela chybí. Byly připisovány příbuznosti s houbami, cnidarians, řasami a foraminifery a bylo navrženo vyčlenit zvířata nebo dokonce království (Archaeata nebo Inferibionta) jako samostatný typ (Archaeocyatha). Od 90. let 20. století jsou však archeocyatové považováni za zvláštní fosilní skupinu hub [220] .
Dříve houby zahrnovaly skupinu kambrických vakovitých organismů známých jako Chancelloriidae . Na základě podobnosti mezi sklerity Chancelloriidae a houbovitými vlákny obyčejných hub byly tyto dvě skupiny spojeny [221] , avšak v roce 2002 se objevila data, že Chancelloriidae nelze považovat za součást hub, protože tyto organismy jsou meziprodukty spojení mezi houbami a více organizovanými zvířaty. Jako jeden z důkazů posledně jmenované pozice byla citována struktura kůže Chancelloriidae: jsou tlustší a hustší než houby [222] . V roce 2008 byla provedena podrobná analýza skleritů Chancelloriidae, která ukázala, že jsou svou strukturou velmi blízcí skleritům Halkieriidae — skupině pohyblivých bilaterálně symetrických zvířat, která se podobají článkům řetězové pošty a jsou známá z fosilní pozůstatky z raného a středního kambria [223] .
Carl Linné, který většinu přisedlých zvířat přiřadil do řádu Zoophyta třídy Vermes, chybně zařadil houbu obecnou rod Spongia do řádu řasy (řasy) k rostlinám [224] . Následně byly houby po dlouhou dobu izolovány jako samostatná podříše Parazoa živočišné říše, což je kontrastovalo s eumetazoany, kteří zahrnují všechna ostatní zvířata (kromě lamelárních ) [220] .
V současnosti je známo asi 8000 (podle jiných odhadů více než 15 000 [138] [225] ) druhů hub, z toho 219 [138] (podle jiných zdrojů 150 [32] ) sladkovodních. Moderní typy houbiček se dělí do čtyř tříd [226] .
Třída vápenitých hub ( lat. Calcarea ) zahrnuje 680 druhů sjednocených v 5 řádech ( Baerida , Leucosolenida , Lithonida , Clathrinida , Murrayonida [227] [228] ), 24 čeledí a 577 rodů je přibližně 8,2 % všech popsaných typů houbiček. Třída je uznávána jako monofyletická. Vápenné houby jsou výhradně mořské organismy, které obývají všechny vodní plochy od litorálu po batyal . Minerální kostra těchto hub se skládá pouze z uhličitanu vápenatého. Spikuly (dvou-, tří- a čtyřpaprskové) jsou umístěny volně v mezohylu; někdy spikuly připájené k sobě tvoří hustou kostru. Třída představuje všechny varianty struktury vodonosné soustavy. Larva je jednovrstevná, s dutinou uvnitř (amfiblastula nebo calciblastula). Třída je rozdělena do dvou monofyletických podtříd, Calcaronea (larva amfiblastula; první tři řády uvedené výše) a Calcinea (larva kalciblastuly; dva zbývající řády) [226] .
Houby třídy Homoscleromorpha bývaly klasifikovány jako součást podtřídy obyčejných hub, ale moderní fylogenetické studie ukazují, že se jedná o jasně definovanou skupinu hub, nezávislou na obyčejných houbách. Tato třída zahrnuje jeden řád Homosclerophorida se dvěma rodinami a 6 rody. Zástupci třídy jsou malé hladké houby s tvarem těla od kortikální po hrudkovité, žijící v mořích v malých hloubkách. Zvodněný systém je sylleybid nebo leukonoid. Může existovat anorganický křemičitý skelet, reprezentovaný malými čtyřosými spikulemi a jejich deriváty, a paprsky spikulí se mohou větvit a ohýbat. Bazální část buněk choanodermis a pinacodermu je podložena bazální ploténkou, samotné buňky jsou spojeny specializovanými kontakty. Bazální lamina obsahuje kolagen typu IV, tenascin a laminin. Tato struktura choanodermis a pinakodermu odpovídá struktuře epitelu eumetazoanů. Během období rozmnožování bazální destička pokrývá spermatocystu a je přítomna v larvách. Exo- a endopinakocyty jsou vybaveny bičíky. Charakteristická je malá rozmanitost typů buněk. Houby zařazené do třídy jsou živorodé, larvou je zinkoblastula. Nepohlavní rozmnožování - ve formě pučení a fragmentace [229] .
Třída obyčejných hub ( lat. Demospongiae ) zahrnuje 83,3 % všech moderních hub - asi 6900 druhů (sloučeno do 12 řádů: Agelasida , Astrophorida , Chondrosida , Dendroceratida , Dictyoceratida , Hadromerida , Halichondrida [ , Haplosclerida , Lithistida , Poecilosclerida , Spirophorida , Verongida [227] [228] ). Mořští a sladkovodní obyvatelé. Kostra je pouze houbovitá nebo houbovitá s křemičitými spikulemi, které se podle velikosti dělí na makroskléry a mikroskléry. Spongin tvoří jednotlivá vlákna nebo kombinuje spikuly. Některé formy jsou zcela bez kosterních prvků. Tvar těla je různý; vodonosný systém je převážně leukonoidní, ale dravé houby z řádu Poecilosclerida zcela ztratily vodonosný systém. Larvy jsou většinou parenchymulové, ale některé skupiny mají larvy jednovrstevné. V různých formách se vyskytuje viviparita, ovoviviparita a vnější vývoj. V rámci Demospongiae se rozlišují čtyři podtřídy: Keratosa (řády Dendroceratida a Dictyoceratida), Myxospongiae (nebo Verongimorpha : řády Chondrosida a Verongida), Haploscleromorpha (řád Haplosclerida) a Heteroscleromorha (jiný řád) [230] [231] .
Třída skleněné houby ( lat. Hexactinellida, Hyalospongia ) zahrnuje asi 600 druhů (7,3 % všech popsaných druhů Porifera), shromážděných v 6 řádech ( Amphidiscosida , Aulocalycoida , Fieldingida , Hexactinosida , Lychniscosida , Lyssacinosida [227] [228] ), 26 čeledí a 166 rodů. Žijí v mořích v hloubkách od 5 do 6770 m. Z kosterních prvků jsou zastoupeny především šestipaprskové jehlice a jejich deriváty. Makrosklera, připájená k sobě, tvoří tuhé kosterní struktury. Většina buněk je spojena do syncytia a jednotlivé buňky umístěné v kapsách nebo pouzdrech syncytia mohou být reprezentovány speciálními pórovými kontakty. Zvodněný systém je sykonoidní, sylleybidní nebo leukonoidní. Všichni zástupci třídy jsou živorodé, larvy trichimella. Existují 2 podtřídy skleněných hub: Amphidiscophora a Hexasterophora [232] . Názvy podtříd jsou spojeny s tvarem mikroskléry: u zástupců podtřídy Amphidiscophora (obsahuje první z uvedených řádů) jsou mikroskléry amfidisky (tenké tyčinky, na jejichž obou koncích jsou korunky několika laloků ), a v houbách podtřídy Hexasterophora (5 zbývajících řádů) - hexastery (malé šestipaprskové jehličky, u kterých paprsky často nesou na koncích různé přívěsky) [233] .
Množství faktorů může negativně ovlivnit velikost populací houby, způsobit jejich útlak a smrt. V současnosti je hlavní hrozbou poklesu počtu mnoha druhů lidská ekonomická aktivita. Hrozbu pro houby představuje zejména lov vlečných sítí , při kterém mohou úlovky hub dosahovat až 5–12,5 tun na námořní míli . Pod jeho vlivem došlo v polovině 20. století, během pouhých několika desetiletí, na mnoha místech oceánů k prudké degradaci osídlení hub; Je známo mnoho faktů o úplné destrukci houbových biotopů . V důsledku tohoto typu rybolovu v Barentsově moři se celková biomasa hub (hlavně Geodia barretti a Thenea muricata ) snížila o dva řády [234] a v centrální části moře, masová sídliště hub téměř úplně zmizela [235] [236] .
V roce 2002 byl uzákoněn dobrovolný a regulovaný zákaz lovu vlečnými sítěmi při dně v oblastech, kde jsou známé mořské houbovité útesy. Dobrovolné opuštění ze strany rybářů však není zcela efektivní metodou [237] .
Znečištění světových oceánů , zejména pobřežních vod v hustě osídlených oblastech, také představuje nebezpečí pro houby . Nárůst eutrofizace v důsledku znečištění pobřežních mělkých vod Černého moře odpadními vodami a následné snížení koncentrace kyslíku ve vodě tedy vedlo k poklesu početnosti v této oblasti houby Halichondria panicea, která je rozšířená v Arktidě a severním Atlantiku , který je v současné době uveden jako zranitelný druh v Červené knize Černého moře [238] .
Uhličitan vápenatý nebo křemičité špikule činí většinu hub příliš tvrdou pro jakékoli použití, ale dvě houby – Hippospongia a toaletní houba ( Spongia ) – mají měkkou kostru. V Evropě našly tyto houby různé využití již od starověku. Používaly se jako výstelky přileb, přenosné nádoby na pití a jako městské vodní filtry. Před vynálezem syntetických hub se používaly k mytí, jako prostředek k nanášení barvy a glazury . V zootechnice a veterinární medicíně se houby Euspongia používají k odběru spermatu při umělé inseminaci hospodářských zvířat [239] . Suché tlučené houby sloužily jako abrazivní materiál pro leštění kovů, dřeva a hliněných výrobků [240] . Kvůli nadměrnému rybolovu však byly do poloviny 20. století houby a průmysl s nimi spojený na pokraji vyhynutí [241] .
Od starověku se houby používaly v lékařství. Nejměkčí a nejtenčí druhy rodu Euspongia se používají v chirurgii k zastavení krvácení a jako antikoncepce k prevenci těhotenství [239] . Dnes mají houby velký lékařský význam, protože jak ony, tak endosymbionti, kteří je obývají, syntetizují mnoho biologicky aktivních sloučenin s antivirovými, antibakteriálními, antifungálními a dokonce protinádorovými vlastnostmi [242] [243] . Možná, že potřeba syntézy takových neobvyklých sloučenin spočívá v nedostatku spolehlivé ochrany v houbách. Mořské houby jsou nejbohatším zdrojem farmakologicky aktivních sloučenin ze všech mořských organismů. V roce 2010 bylo ze samotných hub nebo jejich symbiontů izolováno více než 5300 různých látek a tento seznam je každoročně doplňován o více než 200 položek [244] .
Příkladem sloučenin syntetizovaných houbami jsou oxidované deriváty mastných kyselin - oxylipiny , které mají protirakovinnou, antibakteriální a antifungální aktivitu. Placoridin A , oxylipinová sloučenina izolovaná z houby, se ukázala jako toxická pro lymfomové buňky u myší [245] [246] . Houba Halichondria syntetizuje halichondrin B , jehož syntetický analog, eribulin , má protirakovinné vlastnosti [247] . Bylo prokázáno , že několik alkaloidů izolovaných z hub pomáhá chránit ledviny před cytotoxickými účinky protirakovinného léku cisplatiny [248] . Alkaloidy houby rodu Agelas ( agelasiny B, C, D) zabíjejí spící formy patogenu tuberkulózy Mycobacterium tuberculosis [249] . Stejnou aktivitu vykazuje neamfamid B, cyklický depsipeptid z houby Neamphius [250] . Současně neamfamid A syntetizovaný houbou Neamphius huxleyi potlačuje HIV [251] . Houba Petromica citrina syntetizuje halistanol trisulfát, širokospektrální antibiotikum , které ničí cytoplazmatickou membránu [252] . Houba Geodia corticostylifera tvoří látky s antibakteriální a antifungální aktivitou [253] . Spongothymidin a spongouridin izolované z Tethya cripta se staly prototypem pro syntézu antivirotik vidarabinu , cytarabinu a zidovudinu [244] . Na různých nádorových buněčných liniích bylo in vitro studováno více než 100 látek izolovaných z hub, které mají protinádorový účinek, a také jejich syntetické analogy a deriváty [244] . Více než 60 sekundárních metabolitů hub má antimalarickou aktivitu : například Axizonitril-1 z houby Axinella cannabina se stal předkem derivátů léčiv obsahujících izonitril a jejich analogů [244] .
Mikroorganismy žijící uvnitř houby mohou sloužit jako přirozené rezervoáry genů antibiotické rezistence , jako je tomu v případě houby Petromica citrina [254] .
V současné době probíhají studie o vyhlídkách na využití chitinózní kostry mořských hub čeledi Aplysinidae při vytváření bioinženýrských struktur tukové , chrupavkové a kostní tkáně na bázi mezenchymálních stromálních buněk [255] [256] .
Práškové sušené sladkovodní houby badyagi jsou tradiční lidový lék na pohmožděniny , pohmožděniny , revmatismus , který se používal na potírání kůže nebo jako mast smíchaná s tukem či vodou. Lék z badyagi se také používal jako vnitřní prostředek k léčbě scrofula [257] [258] [259] . V současné době se průmyslově vyrábí stejnojmenný lék , který má lokálně dráždivý, protizánětlivý a analgetický účinek. Sušený prášek badyag, přestože je škodlivý při dlouhodobém používání, se také tradičně používá jako kosmetika a levná náhražka rouge [260] . Jihoameričtí hrnčíři přidávali tento prášek do hrnčířské hlíny, aby zvýšili pevnost výrobků z ní vyrobených [261] .
Od roku 1907 výzkumníci používají houby ke studiu intercelulární adheze, stejně jako adheze buněk a extracelulární matrix [262] . Houby mohou sloužit jako vhodné předměty pro výzkumníky, jako model pro studium složitějších zvířat [263] . Díky jejich porézní struktuře podobné kosti , přítomnosti sponginu, polymeru velmi podobného zvířecímu kolagenu a široce používanému při regeneraci tkání, a minerální složky jsou houby vhodné pro použití při experimentech se stavbou kostí [264] .
Používání mořských hub bylo pevně zakořeněno v kultuře a životě národů Středomoří dlouho před začátkem našeho letopočtu - především jako prostředek osobní hygieny : při koupání a aplikaci olivového oleje a parfému na tělo ( v této kapacitě je využita její kostra uvolněná od zbytku těla houby, která se skládá ze sítě zrohovatělých vláken a připomíná elastickou plsť [265] ). Staří Egypťané používali k balzamování mrtvých houbu, která těla potírala aromatickými oleji. Homér se o houbách zmiňuje v obou svých básních: v Iliadě je houba dána do rukou Héfaista , který si s ní čistí ruce, obličej a hruď, a v Odyssei ji používají Odysseovi služebníci k čištění stolů v jeho dům po návštěvě u nápadníků Penelope . Římští vojáci si pod přilby dávali houby a lékaři jimi čistili rány [266] [267] .
Kromě toho byly houby ve starověku považovány za jeden z nástrojů používaných v čarodějnictví . Apuleiovy Metamorfózy tedy obsahují příběh o tom, jak čarodějka zabila muže, který ji opustil a zároveň použila houbu jako prostředek k oddálení okamžiku smrti (aby odvrátila podezření od pravého vraha) [268] . Houbu obalenou hedvábím, na které byla navázána nit, používali staří Židé jako antikoncepci [269] .
Potřeba dodávat houby mnoha spotřebitelům vedla k rozvoji sběru hub jako speciality potápěčů hub Byli tak silní a atletičtí, že potápění s houbami bylo zařazeno do programu starověkých olympijských her [267] [270] .
Starobylou tradici nesli po staletí obyvatelé ostrovů v Egejském moři . Největším centrem těžby a obchodu s mořskými houbami se v 19. a na počátku 20. století staly Dodekanéské ostrovy (především ostrov Kalymnos , v jehož okolí se vyskytovaly velké populace hub) [271] . Obtížný a často nebezpečný obchod potápěčů se stal nejdůležitějším tématem místního folklóru (zejména mnoha písní ) [272] . Zpočátku potápěči z Kalymnosu skákali přes bok člunu téměř nazí a v rukou drželi 15kilogramový plochý kámen pro rychlý ponor; poté, co byl v roce 1865 vynalezen potápěčský oblek , začali používat toto nové vybavení, které umožnilo zvýšit hloubku a trvání ponorů. Do konce 20. století však výroba a prodej mořských hub výrazně poklesly, protože je nahradily houby syntetické [267] [273] .
Kromě Řecka má dlouhou historii těžba hub u pobřeží Sýrie , Egypta , Libye a Tuniska , kde se tento rybolov stal také součástí kulturního dědictví národů těchto zemí. Komerční význam nabyla sbírka hub patřících k 5 druhům rodů Spongia a Hippospongia : S. officinalis , S. mollissima (často je však řazena do druhu S. officinalis [274] ), S. lamella , S. zimocca , H. communis [269] [275] . V roce 1841 začala těžba mořských hub pro export do Karibiku – nejprve na Bahamy , o něco později na Kubu a na pobřeží Floridy ( oblast Key West ); zde H. gossypina , H. lachne , S. barbara , S. graminea , S. sterea a některé další druhy [276] [ 277] .
Jedna z kopií toaletní houby , zvaná Svatá houba , byla zařazena do počtu slavných křesťanských relikvií [278] . Podle Janova evangelia jeden z římských vojáků, kteří hlídali ukřižovaného Krista , v reakci na jeho žádost o pití namočil houbu do octa a přinesl ji k Ježíšovým rtům, aby uhasil jeho žízeň [279] . Svatá houba, která se stala předmětem úcty, byla uchovávána nejprve v Jeruzalémě , pak v Konstantinopoli ; v současnosti jsou jeho fragmenty ve čtyřech římských katedrálách ( Lateránská bazilika , baziliky Santa Croce in Gerusalemme , Santa Maria Maggiore a Santa Maria in Trastevere ). Další velký fragment Svaté houby spolu s několika dalšími relikviemi byl získán v letech 1239-1241. francouzským králem Ludvíkem IX . od latinského císaře Balduina II . za obrovskou sumu a umístěn v jím postavené Sainte-Chapelle [278] [280] v Paříži . Malý fragment Svaté houby je také v Dionýsiově arše , uchovávané v moskevském Kremlu [281] [282] .
Obraz Svaté houby se často objevuje v dílech výtvarného umění . Na fresce „ Poslední soud “ od Michelangela (1537-1541), umístěné na oltářní stěně Sixtinské kaple ve Vatikánu , je vidět obraz anděla držícího tyč se svatou houbou na konci [283]. [284] . Podobná postava anděla se svatou houbou se nachází na freskách Francesca Primaticcia (1541-1544) zdobících chórové klenby kaple P. Marie v Chali (obec Fontaine-Chali [ v departementu Oise v severní Francii ) Socha anděla se svatou houbou v rukou se stala nejznámějším dílem italského sochaře Antonia Giorgettiho , žáka Lorenza Berniniho ; tento sochař, který Giorgetti vytesal v roce 1668 nebo 1669 na pokyn svého učitele, je jednou z deseti soch andělů instalovaných na mostě Svatého anděla v Římě (terakotová hlava budoucí sochy, kterou Giorgetti vytvořil jako skica, je chovaných v Ermitáži [286] ) [287] .
Svatá houba (spolu s trnovou korunou sejmutou z hlavy ukřižovaného Krista ) se také objevuje v pravém dolním rohu obrazu Petra Paula Rubense „ Sestup z kříže “ (1612), který je jedním z oltářních obrazů Katedrála Panny Marie Antverpské [288] .
Kostry ze skleněných houbiček , očištěné od organických látek, se používají jako dekorace a suvenýry. Zvláště ceněná je v tomto ohledu houba Basket of Venus ( Euplectella ), jejíž kostra má tvar jemného prolamovaného válečku s tak složitou strukturou, že se zdá být vyřezána rukou zručného řemeslníka (ve viktoriánské době , jedna kopie této houby byla zakoupena za velmi významnou částku 5 guinejí v té době - přes 500 liber v přepočtu na moderní peníze) [289] [290] . V kostře této houby bylo identifikováno sedm hierarchických strukturních úrovní, jejichž uspořádaná montáž umožňuje překonat přirozenou křehkost skla a udělit kostře významnou mechanickou pevnost [291] .
V Japonsku je již dlouho zvykem darovat novomanželům kopii houby Euplectella oweni s párem symbiontů uvnitř - krevetami druhu Spongicola venustus (samec a samice, kteří se dostanou do houby jako larvy, a pak v něm žijí celý život: dostat se ven už nemohou projít jemnými póry houby) [170] [292] . Takový dar symbolizuje nezlomnou lásku a manželskou věrnost v souladu s rčením „Společně žít, spolu být pohřben“ [293] .
V roce 1999 vydal americký televizní kanál Nickelodeon animovaný seriál SpongeBob SquarePants režírovaný S. Hillenbergem ; v seriálu jsou hlavními hrdiny zástupci mořské fauny a hlavní postavou je Sponge Bob jménem „Square Pants“ [294] . V letech 2004 a 2015 kanál vydal celovečerní animované filmy (respektive „ SpongeBob SquarePants “ a „ SpongeBob SquarePants: Sponge Out of Water “), které se staly pokračováním animovaného seriálu [295] .
Slovníky a encyklopedie |
| |||
---|---|---|---|---|
Taxonomie | ||||
|
zvířat | Klasifikace|
---|---|
Houby | |
lamelový |
|
ctenofory | |
cnidarians | |
Bilaterální | Xenacoelomorpha Acoelomorpha Xenoturbellida [ Xenoturbella ] Nephrozoa protostomy Línání Spirála Deuterostomy † Vetulicolia Ostnokožci hemihordáty strunatci Nejistá poloha Chaetognaths |