قارچ چیست؟ (بخش اول)

قارچ ها عضوی از گروه موجودات یوکاریوت که شامل میکروارگانیسم هایی مثل مخمر ها و یا قالب قارچی که به شکل رشته های چند سلولی به نام هیف رشد می کند و همچنین به صورت واژه بیشتر آشنای قارچ ها هستند. این ارگانیسم ها به عنوان سلسله قارچ ها طبقه بندی می شوند که جدا از سایر سلسله های زندگی یوکاریوتی گیاهان و حیوانات است. ویژگی ای که قارچ ها را در سلسله ای متفاوت از گیاهان ، باکتری ها و برخی از پروتئین ها قرار می دهد ، دیواره های سلولی کیتینی آن ها است. قارچ ها مانند حیوانات هتروتروف هستند. آنها مواد غذایی خود را با جذب مولکول های محلول ، به طور معمول با ترشح آنزیم های گوارشی به محیط خود به دست می آورند. قارچ ها فتوسنتز نمی کنند. رشد وسیله تحرک آن هاست ، بجز اسپورها (که تعداد معدودی از آنها غیرمتحرک اند) که ممکن است از طریق هوا یا آب حرکت کنند. قارچ ها تجزیه کننده اصلی سیستم های زیست محیطی هستند. این ها و تفاوت های دیگر قارچ ها را در یک گروه از موجودات مرتبط با نام Eumycota (قارچ های واقعی یا Eumycetes) قرار می دهند که دارای یک جد مشترک (تشکیل یک گروه تک رنگ) هستند ، تعبیری که توسط فیلوژنتیک مولکولی نیز به شدت پشتیبانی می شود. این گروه قارچی از نظر ساختاری مشابه myxomycetes (فرم های لجن) و از اُاُمیست ها (فرم های آبی) متمایز است. رشته زیست شناسی به مطالعه قارچ ها با عنوان قارچ شناسی شناخته و اختصاص داده شده است (از یونانیμύκης mykes ، قارچ). در گذشته قارچ شناسی به عنوان شاخه ای از گیاه شناسی در نظر گرفته می شد ، اگرچه اکنون شناخته شده است که قارچ ها از نظر طبقه بندی ژنتیکی با حیوانات نزدیکتر از گیاهان هستند.

در سراسر دنیا ، بیشتر قارچ ها به دلیل کوچک بودن ساختار آن ها و سبک زندگی رمزنگاری(در اکولوژی ، رمزنگاری توانایی حیوان برای جلوگیری از مشاهده یا کشف توسط سایر موجودات است) آن ها در خاک یا ماده مرده ، ناخوشایند هستند. قارچ ها شامل سمبل گیاهان ، حیوانات یا سایر قارچ ها و همچنین انگل ها هستند. آن ها ممکن است هنگام باردهی(در قارچ ها ، اسپوروکارپ ساختاری چند سلولی است که بر روی آن سازه های تولید کننده اسپور ، مانند بازیدیوم یا آسک متولد می شوند. بدن میوه ای ثمره بخشی از مرحله جنسی یک چرخه زندگی قارچ است ، در حالی که بقیه چرخه زندگی با رشد میسلیومی و تولید اسپور غیر جنسی مشخص می شود.) ، به صورت قارچ یا به عنوان کپک ، مورد توجه قرار بگیرند. قارچ ها نقش اساسی در تجزیه مواد آلی دارند و نقش مهمی در چرخه عناصر و تبادل مواد در محیط بازی می کند. از دیرباز به عنوان منبع مستقیم مواد غذایی انسان به شکل قارچ و ترافل مورد استفاده قرار می گرفتند. به عنوان یک عامل تخمیر خمیر نان و در تخمیر محصولات غذایی مختلف ، از جمله شراب ، آبجو و سس سویا نقش دارند. از دهه 1940 قارچ برای تولید آنتی بیوتیک ها مورد استفاده قرار می گرفت و اخیراً آنزیم های مختلف تولید شده توسط قارچ ها بصورت صنعتی و در شوینده ها مورد استفاده قرار می گیرند. از قارچ ها همچنین به عنوان سموم دفع آفات برای کنترل علف های هرز ، بیماری های گیاهی و آفات استفاده می شود. بسیاری از گونه ها ترکیبات فعال زیستی به نام مایکوتوکسین ها ، مانند آلکالوئیدها و پلی کتیدها تولید می کنند که برای حیوانات از جمله انسان سمی است. ساختارهای میوه مانند چند گونه حاوی ترکیبات روانگردان هستند و به صورت تفریحی یا در مراسم معنوی سنتی مصرف می شوند. قارچ ها می توانند مواد و ساختار های ساخته شده را تجزیه كنند و به پاتوژن های قابل توجه انسان و حیوانات تبدیل شوند. از دست دادن محصولات زراعی به دلیل بیماری های قارچی (به عنوان مثال بیماری بلاست برنج) یا فساد مواد غذایی می تواند تأثیر زیادی در منابع غذایی انسان و اقتصاد های محلی داشته باشد.

سلسله قارچ ها تنوع بسیار زیادی از گونه ها را با اکولوژی متنوع ، استراتژی های چرخه زندگی و مورفولوژی های مختلف از کیترید های آبی تک سلولی گرفته تا قارچ های بزرگ را در بر می گیرد. با این حال ، از تنوع زیستی واقعی سلسه قارچ ها ، که حدود 2.2 میلیون تا 3.8 میلیون گونه تخمین زده می شود ، اطلاعات کمی وجود دارد. از این تعداد ، فقط در 120000 مورد توصیف شده ، با بیش از 8000 گونه شناخته شده است که برای گیاهان مضر هستند و حداقل 300 مورد ممکن است برای انسان بیماری زا باشد. از زمان کارهای پیشگامان طبقه بندی قرن 18 و 19، Carl Linnaeus ، Christian Hendrik Persoon و Elias Magnus Fries ، قارچ ها طبق مورفولوژی آن ها طبقه بندی شده اند (بعنوان مثال ، خصوصیاتی مانند رنگ اسپور یا ویژگی های میکروسکوپی) یا فیزیولوژی. پیشرفت های ژنتیک مولکولی راه را برای تجزیه و تحلیل DNA در طبقه بندی باز کرده است ، که بعضی اوقات گروه بندی های تاریخی را بر اساس مورفولوژی و سایر صفات به چالش کشیده است. مطالعات فیلوژنتیک منتشر شده در دهه گذشته به تغییر شکل طبقه بندی درون سلسله قارچ ها کمک کرده است ، که به یک زیر شاخه ، هفت راسته و ده زیر راسته تقسیم شده است.

ریشه لغت

کلمه انگلیسی قارچ به طور مستقیم از قارچ لاتین گرفته شده است ، که در نوشته های هوراس و پلینی استفاده می شد. این به نوبه خود از کلمه یونانی{ (σφόγγος) sphongos یا اسفنج }گرفته شده است، که به ساختارهای ماکروسکوپی و مورفولوژی قارچ و کپک اشاره دارد ؛ این ریشه در زبان های دیگر نیز استفاده می شود ، مانند آلمانی.

کلمه قارچ شناسی از کلمه یونانی mykes ( μύκηςقارچ) و عقل ( λόγος گفتمان) گرفته شده است. این بیانگر مطالعه علمی قارچ ها است. شکل وصفی لاتین قارچ شناسی در اوایل سال 1796 در کتابی توسط کریستینان هندریک پرسون ظاهر شد. این کلمه در انگلیسی در اوایل سال 1824 در کتابی از رابرت کای گرویل ظاهر شد. در سال 1836 زیست شناس انگلیسی مایلز جوزف برکلی ، فلور انگلیسی سر جیمز ادوارد اسمیت ، جلد 5، را منتشر کرد. همچنین از قارچ شناسی به عنوان مطالعه قارچ یاد می کند.گروهی از کلیه قارچ های موجود در یک منطقه یا منطقه جغرافیایی خاص به عنوان میکوبیوتا، شناخته می شود.

مشخصات

پیش از معرفی روش های مولکولی برای تجزیه و تحلیل فیلوژنتیک ، تاکسون شناسان قارچ ها را به دلیل شباهت در سبک زندگی عضو قلمرو گیاهان می دانستند. هم قارچ ها و هم گیاهان عمدتاً بی حرکت هستند و در مورفولوژی عمومی و زیستگاه رشد شباهت هایی دارند. مانند گیاهان ، قارچ ها غالباً در خاک رشد می کنند و در مورد قارچ ها ، ساختار های میوه ای آشکار تشکیل می دهند ، که بعضی اوقات شبیه گیاهانی مانند خزه ها هستند. قارچ ها اکنون در یک سلسله جداگانه در نظر گرفته می شوند ، که از نظر گیاهان و حیوانات متمایز است ، و به نظر می رسد که حدود یک میلیارد سال قبل از آن ها جدا شده اند (حدود آغاز دوران نئوپروتروزوییک). در برخی خصوصیات مورفولوژیکی ، بیوشیمیایی و ژنتیکی با ارگانیسم های دیگر مشترک هستند ، در حالی که این خصوصیات در برخی دیگر از قارچ ها منحصر به فرد هستند و آن ها را از سایر سلسله ها جدا می کنند.

ویژگی های مشترک

با سایر یوکاریوت ها : سلول های قارچی دارای هسته های غشایی با کروموزوم هایی هستند که حاوی DNA دارای نواحی بدون کدگذاری به نام اینترون ها و مناطق کدگذاری کننده به نام اگزون هستند. قارچ ها دارای اندامک های سیتوپلاسمی متصل به غشاء مانند میتوکندری ، غشاهای حاوی استرول و ریبوزوم ها از نوع 80S هستند. آن ها یک طیف مشخص از کربوهیدرات های محلول و ترکیبات ذخیره سازی ، از جمله الکل های قندی (به عنوان مثال مانیتول) ، دی ساکاریدها، (به عنوان مثال ترهالوز) و پلی ساکاریدها (به عنوان مثال گلیکوژن) دارند، که در حیوانات نیز یافت می شود.

با حیوانات : قارچ ها فاقد کلروپلاست و ارگانیسم های هتروتروفیک هستند و بنابراین به عنوان منبع انرژی نیاز به ترکیبات آلی از پیش ساخته دارند.

با گیاهان : قارچ ها دارای دیواره سلولی و واکوئل ها هستند. آن ها به دو روش جنسی و غیر جنسی تولید مثل می کنند و مانند گروه های گیاهان پایه (مانند سرخس و خزه) اسپور تولید می کنند. مشابه قارچ ها و جلبك ها ، قارچ ها معمولاً هسته هاپلوئيد دارند.(قارچ ها بدون دیواره سلولی عرضی هستند.)

با باکتری ها: قارچ های برتر و برخی باکتری ها، اسید آمینه L-lysine را در مراحل خاص بیوسنتز تولید می کنند ، به نام مسیر α-aminoadipate. سلول های بیشتر قارچ ها با ساختارهای لوله‌ای ، کشیده و نخی مانند (رشته) به نام هیف رشد می کنند که ممکن است دارای چندین هسته باشد و با رشد در ابتدای آن ها گسترش یابد. هر نوک حاوی مجموعه ای از وزیکول های متراکم شده است (ساختارهای سلولی متشکل از پروتئین ها ، لیپیدها و سایر مولکول های آلی) به نام Spitzenkörper . هم قارچ ها و هم اُاُمیست ها به عنوان سلول های هیف رشته ای رشد می کنند. در مقابل ، ارگانیسم های مشابه ، مانند جلبک های سبز رشته ای ، با تقسیم سلول های مکرر در یک زنجیره سلول رشد می کنند. قارچ های تک سلولی (مخمرها) نیز وجود دارند که به صورت هیف تشکیل نمی شوند و برخی از قارچ ها دارای هردو شکل هیفی و مخمر هستند.

در اشتراک با برخی از گونه های گیاهی و جانوری ، بیش از 70 گونه قارچی می توانند از خود نور تابش کنند.

ویژگی های منحصر به فرد :

بعضی از گونه ها به عنوان مخمرهای تک سلولی رشد می کنند که با جوانه زدن یا شکافت تولید می شوند. قارچ های دیمورفیک در پاسخ به شرایط محیطی می توانند بین فاز مخمر و یک مرحله هیفی جابجا شوند.

دیواره سلولی قارچی از گلوکان و کیتین تشکیل شده است. در حالی که گلوکان ها نیز در گیاهان و کیتین موجود در اسکلت استخوان بندپایان یافت می شوند ، قارچ ها تنها ارگانیسم هایی هستند که این دو مولکول ساختاری را در دیواره سلولی خود ترکیب می کنند. بر خلاف گیاهان و اُاُمیست ها ، دیواره های سلولهای قارچی حاوی سلولز نیستند.

بیشتر قارچ ها فاقد سیستم کارآمد برای حمل و نقل آب و مواد مغذی در مسافت های طولانی مانند آوند چوبی و آوند آبکش در بسیاری از گیاهان هستند. برای غلبه بر این محدودیت ، برخی از قارچ ها ، مانند آرمیلاریا ، ریزومورف تشکیل می دهند، که شبیه به عملکردی مشابه ریشه گیاهان است. به عنوان یوکاریوت ها ، قارچ ها مسیر بیوسنتزیکی را برای تولید ترپن ها دارند (دسته‌ای از مواد آلی است که در طبیعت گستردگی فراوانی دارند. اکثراً در گیاهان به عنوان جز اصلی اسانس‌ها می‌باشند. بسیاری از ترپن‌ها هیدروکربن هستند اما ترکیباتی نیز وجود دارند که جز هیدروکربن نیستند و در ساختمان مولکولی آنها اکسیژن وجود دارد) که از مِوالونیک اسید و پیروفسفات به عنوان بلوک های ساختمان شیمیایی استفاده می کنند. گیاهان و برخی ارگانیسم های دیگر مسیر بیوسنتز ترپن اضافی را در کلروپلاست خود دارند ،که یک ساختار قارچی و حیوانات ار آن بی بهره اند. قارچ ها چندین متابولیت ثانویه تولید می کنند که از نظر ساختاری با آنچه گیاهان میسازند مشابه یا یکسان هستند. بسیاری از آنزیم های گیاهی و قارچی که این ترکیبات را ایجاد می کنند با توالی و سایر خصوصیات از یکدیگر متفاوتند که این نشان دهنده منشاء جداگانه و تکامل همگرا این آنزیم ها در قارچ ها و گیاهان است.

تنوع

قارچ ها توزیع جهانی دارند و در طیف وسیعی از زیستگاه ها ، از جمله محیط های سخت مانند بیابان ها یا مناطقی با غلظت نمک زیاد یا پرتوهای یونیزه کننده و همچنین در رسوبات دریای عمیق رشد می کنند. برخی می توانند از اشعه ماوراء بنفش شدید و تابش کیهانی که هنگام سفر به فضا با آن روبرو هستند ، زنده بمانند. بیشتر آنها در محیط های زمینی رشد می کنند ، اگرچه چندین گونه تا حدی یا صرفاً در زیستگاه های آبی زندگی می کنند ، مانند قارچ های کیترید Batrachochytrium dendrobatidis ، یک انگل که مسئول کاهش جهانی جمعیت دوزیستان است. این ارگانیسم بخشی از چرخه زندگی خود را به عنوان یک زئوسپور متحرک می گذراند ، و این توانایی را دارد تا از طریق حرکت در آب خود را وارد میزبان دوزیستش کند. نمونه های دیگر قارچ های آبی شامل آن هایی است که در مناطق گرمسیری اقیانوس زندگی می کنند.

در حدود 120000 گونه قارچ توسط تاکسون شناسان توصیف شده است، اما تنوع زیستی جهانی سلسله قارچ ها کاملاً کشف نشده است. برآورد سال 2017 نشان می دهد که ممکن است بین 2.2 تا 3.8 میلیون گونه وجود داشته باشد. در قارچ شناسی، گونه ها از لحاظ تاریخی با روش ها و مفاهیم متنوعی متمایز شده اند. طبقه بندی بر اساس ویژگی های مورفولوژیکی، مانند اندازه و شکل اسپورها یا ساختارهای میوه دهی ، به طور سنتی بر طبقه بندی قارچ حکم فرما بوده است. همچنين ممكن است گونه ها از نظر ويژگي هاي بيوشيميايي و فيزيولوژيكي آن ها از جمله توانايي آن ها در متابوليت بيوشيميايي هاي خاص و يا واكنش آن ها در آزمايش هاي شيميايي مشخص شود. مفهوم بیولوژیکی گونه ها را بر اساس توانایی جفت گیری آنها تفکیک می کند. استفاده از ابزارهای مولکولی ، مانند توالی سازی DNA و تجزیه و تحلیل فیلوژنتیک ، برای مطالعه تنوع ، وضوح را افزایش داده و استحکام را به برآوردهای تنوع ژنتیکی در گروههای مختلف طبقه بندی افزوده است.