ЦАРСТВО ГРИБЫ - ЭУКАРИОТЫ - МНОГООБРАЗИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

Согласно распространенному мнению, эукариоты появились около 1 млрд лет назад. Грибы, растения и животные относятся к эукариотам.

Эукариоты — это организмы, клетки которых имеют оформленное клеточное ядро, отделенное от цитоплазмы ядерной оболочкой. Цитоплазма представлена ее основным веществом (матриксом, гиалоплазмой), в котором распределены органоиды и включения.

В ядре наряду с оболочкой и ядерным соком обнаруживаются ядрышко и хроматин. Ядро — это часть клетки, окруженная наружной и внутренней мембранами и содержащая молекулы ДНК, связанные с белками (хромосомы). Содержание ДНК в хромосомах в десятки раз больше, чем это необходимо для кодирования белков. Ядро обычно одно, но бывают и многоядерные клетки. Для огромного большинства эукариот характерно деление ядра с образованием дочерних клеток с таким же количеством хромосом, что и в материнской клетке, и половой процесс, при котором образуются ядра с уменьшенным вдвое (редуцированным) числом хромосом.

Эукариотические клетки часто имеют жгутики. Они состоят из микротрубочек, расположенных по схеме 9+2 — девять пар по окружности и две в центре. Важная особенность эукариот — наличие в их цитоплазме клеточных органоидов, имеющих свой небольшой геном (совокупность генов) и размножающихся делением. Это митохондрии, а у высших растений — хлоропласта. Возможно, они произошли из клеточных симбионтов: первые — от аэробных бактерий, а вторые — из цианобактерий. Все клетки, имеющие митохондрии, используют кислород, лишь немногие эукариоты потеряли способность к аэробному обмену.

Ископаемые останки клеток эукариотического типа обнаружены в породах, возраст которых не превышает 1,0—1,4 млрд лет. Более позднее возникновение, а также сходство в общих чертах их основных биохимических процессов (самоудвоение ДНК, синтез белка на рибосомах) заставляют думать о том, что эукариотические клетки произошли от предка, имевшего прокариотическое строение. Наиболее популярна в настоящее время симбиотическая теория происхождения эукариотических клеток. В известной степени полуавтономные и несущие определенное количество собственной ДНК митохондрии и пластиды представляют собой видоизмененные прокариотические клетки, которые попали в более крупные гетеротрофные клетки (предшественники эукариот).

В надцарство эукариот входят простейшие, грибы, животные и растения.

ГЛАВА 18. ЦАРСТВО ГРИБЫ

Грибы — эукариотические организмы, сочетающие в себе некоторые признаки растений и животных. Царство Грибы насчитывает около 100 тыс. видов. Клетки грибов лишены хлорофилла и по типу питания относятся к гетеротрофам. В качестве запасных питательных веществ накапливают гликоген и липиды; в клеточной оболочке содержатся полисахариды и хитин. Эти особенности сродни животным организмам. Однако грибы имеют ряд признаков, наблюдаемых у растений: малую подвижность в вегетативном состоянии, неограниченный рост, размножение с помощью спор, поглощение веществ из окружающей среды путем всасывания, что позволяет предположить происхождение основной части грибов и растений от общего предка — древних жгутиковых простейших. Некоторые группы грибов, видимо, произошли от безжгутиковых амебовидных простейших.

Тело гриба представляет мицелий (грибницу), состоящий из совокупности тончайших нитей — гиф. Толщина их не превышает 5—6 мкм. У низших грибов (мукор, фитофтора и др.) гифы представляют собой как бы одну разветвленную клетку с большим количеством ядер. Гифы высших грибов (шляпочные грибы и др.) разделены на отдельные клетки с одним или несколькими ядрами. Эукариотические клетки большинства грибов имеют клеточные стенки, в состав которых входит хитин. Цитоплазма содержит одно или несколько ядер, эндоплазматическую сеть, комплекс Гольджи, митохондрии, рибосомы. В качестве запасных веществ грибы накапливают жиры и гликоген.

Грибы размножаются вегетативным, бесполым и половым путем. Вегетативное размножение может происходить почкованием (дрожжевые грибы), частями мицелия или распадом мицелия на отдельные клетки, которые дают начало новому мицелию. Бесполое размножение грибов осуществляется за счет образования спор, в особых выростах мицелия (спорангиях) или на концах специализированных гиф (рис. 18.1). Из спор в благоприятных условиях формируется мицелий. Половое размножение есть практически у всех грибов и характеризуется большим разнообразием, заключающимся в формировании мужских и женских гамет и последующем их слиянии. У некоторых групп грибов происходит слияние содержимого половых структур (гаметангиев), не дифференцированных на гаметы. Возможно также слияние вегетативных клеток мицелия у высших грибов.

Рис. 18.1. Образование спор.

1 — у пеницилла на концах гиф, 2 — у мукора в спорангиях

По способу питания грибы подразделяют на сапрофиты, паразиты и симбионты.

Сапрофитный способ питания характерен для шляпочных грибов. Они питаются при помощи гиф, оплетающих частицы почвы и образующих мицелий, на котором возникают органы спороношения — плодовые тела, состоящие из пенька и шляпки. Плодовое тело образовано плотно прилегающими гифами мицелия. Поверхность шляпки, как правило, окрашена; ее нижняя сторона состоит из трубок (трубчатые грибы — подберезовик, подосиновик, белый, масленок) или из пластинок (пластинчатые грибы — сыроежка, груздь, шампиньон, рыжик, лисичка). В трубках или на пластинках шляпки развиваются споры. Среди шляпочных грибов выделяют съедобные (около 150 видов) и ядовитые (бледная поганка, мухомор, желчный гриб, ложная лисичка и ложный опенок).

Многие плесневые грибы (мукор, или головчатая плесень) питаются сапрофитно на навозе за счет растительных остатков; некоторые паразитируют на растениях, животных и человеке. Мииелий гриба хорошо развит и расположен в субстрате, а на поверхность гриб выбрасывает мицелярные столбики, увенчанные спорангием в виде шарика. Эти грибы образуют серый или белый налет на пищевых продуктах. Некоторые виды мукора вызывают микозы различных органов человека. К плесневым грибам также относят пеницилл с грибницей, состоящей из ветвящихся нитей, которые разделены перегородками на отдельные клетки. Споры пеницилла расположены на концах некоторых гифов мицелия, образуя мелкие кисточки. Близки к нему грибы из рода аспергилл. Эти грибы разводят специально для получения антибиотиков, ферментов, органических кислот.

Дрожжевые грибы не имеют мицелия и представляют собой одноклеточные организмы, размножающиеся почкованием. Почки могут отделяться от материнской клетки или оставаться на ней, образуя колонии. Из дрожжевых грибов наиболее распространены пивные или хлебопекарные дрожжи Они способны разлагать сахар на спирт и диоксид углерода.

Грибы-паразиты развиваются преимущественно на растениях, поражая ткани листьев, стеблей, корней и плодов. Они причиняют значительный ущерб сельскому хозяйству (рис. 18.2).

Рис. 18.2. Представители грибов-паразитов:

а — колос ржи, пораженный спорыньей, б — початок кукурузы, пораженный головней

Паразитом картофеля является фитофтора — вызывает разрастание тканей в пораженном органе (картофель, томат, перец). На пораженных клубнях картофеля образуются бесформенные наросты, клубни не развиваются, урожай гибнет.

Мучнисторосяные грибы — опасные паразиты растений. Вначале на цветках и листьях появляются небольшие мучнистые пятнышки; листья постепенно засыхают, вянут и опадают; бутоны и цветки осыпаются; рост растения прекращается

Спорынья паразитирует на дикорастущих и культурных злаках. Споры с помощью ветра попадают на рыльце пестика, прорастают, и мицелий проникает в завязь пестика и разрушает ее. В период созревания ржи вместо зерновок развиваются крупные темно-фиолетовые рожки, содержащие ядовитые вещества, которые способны вызвать тяжелые отравления у человека

Древесным породам наносят вред трутовики, которые вызывают задержку роста и гибель деревьев. Споры, попав на дерево с поврежденной корой, прорастают в мицелий, выделяющий ферменты, которые разрушают целлюлозные стенки клеток. Затем на поверхности деревьев появляются многолетние копытообразные плодовые тела, где образуются споры.

Широко распространены головневые грибы, паразитирующие на злаковых культурах. Споры головни прилипают к зерну и при прорастании семени проникают в конус нарастания побега, а затем в зону формирования соцветия. В результате деформированное соцветие практически состоит из мицелия паразита, который распадается, образуя массу черных спор. Колос становится похожим на обуглившуюся головешку

Симбиотические грибы связаны преимущественно с высшими растениями и водорослями, реже с животными. Микориза играет важную роль в обеспечении высших растений минеральными веществами: сеть гиф гриба распространяется на несколько сантиметров от заселенного ими корня, увеличивая таким образом объем почвы, используемой растением. Гриб получает от растения углеводы, аминокислоты и др., сам делает доступным для поглощения и всасывания растением воду и минеральные вещества, прежде всего соединения фосфора.

Другим примером симбиоза являются лишайники, которые заселяют непригодные для других организмов места обитания.

Грибы широко распространены и приспособились к различным условиям среды. Являясь гетеротрофными организмами, они нуждаются в готовом органическом веществе, как растительных или животных останков, так и живых тканей. Ферменты, выделяемые грибами, способны разрушать практически все объекты природного происхождения и многие материалы, создаваемые человеком, делая их доступными для автотрофных растений. Обитая в почве, грибы способствуют повышению ее плодородия. С этими особенностями связана их роль в биосфере: они являются редуцентами и обеспечивают минерализацию биомассы Велика роль грибов в деятельности человека Грибы используют в пищевой промышленности для получения спирта, вина, пива, кваса, в хлебопечении, в производстве белков и витаминов, грибы образуют биологически активные вещества: антибиотики, ферменты, органические кислоты и др. Многие грибы наносят существенный вред человеку и животным: производят порчу пищевых продуктов, вызывают рад заболеваний (микозы, стригущий лишай, парша).