Sienien pääominaisuudet: rakenne, tyypit, toiminnot, ekologinen merkitys ja mielenkiintoisia faktoja sienivaltakunnasta

Sienikunta Se kattaa poikkeuksellisen monimuotoisen organismien monimuotoisuuden, joka tunnetaan yleisesti ns. Hongos, joita esiintyy lähes jokaisessa maapallon ekosysteemissä. Nämä organismit, jotka vaihtelevat mikroskooppisista hiivoista mahtaviin sieniin, muodostavat maapallon elämälle välttämättömän ryhmän niiden ansiosta ekologiset, aineenvaihdunnalliset ja evolutiiviset toiminnotSienien ominaisuuksien tutkiminen edellyttää niiden ainutlaatuisten solurakenteiden, elämäntavan, lisääntymisen ja niiden ja muiden elävien olentojen välisten monimutkaisten suhteiden tutkimista.

Sienien rakenne ja koostumus

Sienet ovat eukaryoottiset organismiteli sen solut ovat läsnä määritelty tuma ja organellit kuten mitokondriot ja vakuolit. Näiden solujen erottuvin piirre on pääasiassa kitiinistä koostuvan soluseinän läsnäolo, polysakkaridi, jota esiintyy myös hyönteisten ja muiden niveljalkaisten tukirangossa. Tämä soluseinä antaa niille lujuutta ja suojaa.

Sienisolut voivat muodostaa rakenteita yksisoluinen (hiivat) tai monisoluinen jotka organisoituna tuottavat hifatsylinterimäisiä ja pitkänomaisia ​​filamentteja. Haaroittunutta ja toisiinsa kietoutunutta sienirihmastoa kutsutaan sienirihmasto, joka muodostaa sienen vegetatiivisen ruumiin. Riffit voivat olla väliseinä (sisäisillä osioilla, joita kutsutaan septumiksi, kussakin osastossa on yksi tai useampi tuma) tai koenosyyttinen (ilman väliseiniä, muodostaen monitumaisia ​​putkia).

Että sienirihmasto Tämä on avain sienten leviämiseen ja kasvuun, minkä ansiosta ne voivat nopeasti asuttaa laajoja alueita kasvualustassa, josta ne imevät ravinteita pintansa kautta. Monet sienet voivat muodostaa hedelmöitys makroskooppiset, kuten sienet, jotka ovat erikoistuneita lisääntymiselimiä.

Biokemiallinen koostumus ja solujen ominaisuudet

Sienisolut eivät sisällä klorofylliä tai viherhiukkasia, joten Niiltä puuttuu kyky fotosyntetisoidaSen perusenergiavarastoaine on glykogeeni, yhdiste, joka on tyypillisempi eläimille kuin kasveille. Niillä on myös vakuoleja erilaisten aineiden varastointia varten, mutta niiltä puuttuu plasmodesmat (kasveissa esiintyvät solujen väliset kanavat).

La ainutlaatuinen kitiinin ja glukaanien yhdistelmä soluseinässä erottaa sienet muista ryhmistä. Niillä on myös organelleja, kuten sienirihmastojen kärjessä oleva Spitzenkörper, jossa soluseinän synteesi keskittyy ja apikaalista kasvua ohjataan.

Heterotrofinen elämäntapa ja ravitsemus

Yksi sienten tärkeimmistä ominaisuuksista on niiden heterotrofinen ravitsemus; toisin sanoen, He eivät tuota omaa ruokaansa kuten kasvit, mutta ne saavat energiaa ja ravinteita ympäröivästä orgaanisesta aineesta. Tämä prosessi tapahtuu ulkoinen ruoansulatus, jossa sienet erittävät hydrolyyttisiä entsyymejä substraattiin hajottamaan monimutkaisia ​​molekyylejä (kuten selluloosaa, ligniiniä ja muita orgaanisia yhdisteitä) yksinkertaisemmiksi molekyyleiksi, jotka voidaan absorboida diffuusion avulla.

• Saprofyyttiset sienet: Ne hankkivat ravintonsa hajottamalla kuolleiden kasvien, eläinten ja muiden organismien jäänteitä. Ne ovat välttämättömiä ravinteiden kierrätystä ja maaperän muodostuminen.
• Parasiittiset sienet: Ne syövät elävää isäntää (kasvia, eläintä tai jopa muita sieniä) ja voivat aiheuttaa sienisairauksia, joita kutsutaan sieni-infektioiksi.
• Symbioottiset sienet: Ne muodostavat mutualistisia suhteita, kuten mycorrhizae (sienten ja kasvien juurien väliset yhteydet) tai jäkälät (sienen ja levän tai syanobakteerin yhdistyminen).

Absorptioprosessia kutsutaan osmotrofiaTämä ravinnon muoto antaa heille mahdollisuuden asuttaa kaikkea maaperästä lahoavaan puuhun, pudonneisiin lehtiin, eläinten jäänteisiin ja vesiympäristöihin.

Lisääntyminen: seksuaalinen ja suvuton lisääntymismekanismi

Sienet esittävät a lisääntymismekanismien suuri monimuotoisuussekä seksuaalisesti että suvuttomasti, koska itiöt perustavanlaatuinen lisääntymistekijä. Nämä itiöt ovat yleensä haploidisia soluja, jotka ovat erittäin vastustuskykyisiä epäsuotuisille olosuhteille ja joita tuuli, vesi tai eläinorganismit voivat levittää.

• Suvuton lisääntyminen: Se tuotetaan mitoosin avulla ja se tuottaa itiöitä, jotka ovat geneettisesti identtisiä emosienen kanssa. Monisoluisissa sienissä suvuttomia itiöitä voi muodostua konidioforit (rihmastojen erikoistuneet rakenteet), kun taas yksisoluiset hiivat voivat tehdä sen silmumalla tai jakautumalla kahtia.
• Seksuaalinen lisääntyminen: Se sisältää kahden eri yhteensopivien yksilöiden haploidisen tumakkeen fuusion (plasmogamia), jota lopulta seuraa ydinfuusio (karyogamia) ja meioosi, jotka tuottavat geneettisesti monimuotoisia itiöitä. Monilla lajeilla dikaryoottinen (n+n) vaihe voi pitkittyä ennen karyogamiaa.

Itiöt itävät suotuisissa olosuhteissa ja kehittävät uusia sienirihmastoja, jotka muodostavat rihmaston. Itiöitä tuottavien itiöemien muodot voivat vaihdella suuresti mikroskooppisista suuriin sieniin.

Sienien luokittelu ja tärkeimmät tyypit

Sienikunta on jaettu useisiin fylogeneettiset ja taksonomiset ryhmät, jotka erotetaan toisistaan ​​morfologisten ominaisuuksien, lisääntymistapojen ja evolutiivisten suhteiden perusteella. Yleisimmin hyväksytty luokittelu tunnistaa seuraavat pääryhmät:

• Ascomycetes (Ascomycota): Suurin ryhmä tuottaa sukupuoli-itiöitä, joita kutsutaan askosporat aski-nimisissä rakenteissa. Sisältää hiivoja, joitakin homeita ja monia sieniä.
• Basidiomykeetit (Basidiomycota): Ne muodostavat suvullisia itiöitä erikoistuneissa soluissa, joita kutsutaan basidia, joita yleensä esiintyy itiöemissä, joita kutsutaan basidiokarpeiksi tai sieniksi. Sisältää syötäviä sieniä ja kasvipatogeenejä.
• Glomeromycetes (Glomeromycota): Ne kehittävät arbuskulaarisen mykorritsasymbioosin kasvien juurien kanssa, mikä on välttämätöntä maanpäällisten ekosysteemien terveydelle.
• Zygomycetes (Zygomycota): Tällä hetkellä ne on ryhmitelty useisiin alaryhmiin, ja ne tunnetaan muodostamisestaan zygosporit ja asuttavat maaperää, kasvinjäänteitä ja orgaanista ainesta.
• Chytridiomycetes (Chytridiomycota): Niitä pidetään alkeellisimpina sieninä, ja ne elävät pääasiassa vedessä ja tuottavat ainutlaatuisia sieniä. siimalliset itiöt.
• Muita viimeaikaisia ​​ryhmiä: Niihin kuuluvat muun muassa Microsporidia, Blastocladiomycota, Mucoromycota ja Rozellomycota, jotka ovat nykyaikaisen molekyyliluokituksen tulosta.

Luokittelu kehittyy molekyylibiologian kehittyessä ja löydettäessä uusia sukulinjoja ja fylogeneettisiä suhteita.

Sienien biologinen monimuotoisuus ja levinneisyys

Se on tieteellisesti kuvattu noin välillä 100.000 144.000 ja XNUMX XNUMX sienilajia, vaikka lajien ja kasvien suhteeseen perustuvat arviot viittaavat siihen, että niitä voisi olla jopa 1,5 miljoonaa tai jopa yli 3 miljoonaa lajia ei vielä luokiteltu. Sienet edustavat kosmopoliittinen jakaumasopeutuen monenlaisiin ympäristöihin:

• Maanpäälliset ympäristöt: Maaperä, metsät, ruohoalueet, aavikot, äärimmäiset ympäristöt (mukaan lukien korkea säteily tai korkea suolapitoisuus).
• Vesiympäristöt: Joet, järvet, valtameret, jopa kuumat lähteet ja napa-alueet.
• Symbioottiset ja loisympäristöt: Kasvien (mykorritsat), levien ja sinilevien (jäkälät) yhteydessä tai eläinten, kasvien ja muiden sienten loisina.

Sienien alfa- ja beeta-monimuotoisuus on erittäin korkea, ja lajien rikkaus vaihtelee ilmaston, leveysasteen ja elinympäristötyypin mukaan.

Ekologiset toiminnot ja roolit ekosysteemissä

Sienillä on rooli perustavanlaatuiset roolit ekosysteemien rakenteessa ja toiminnassa:

• Tärkeimmät hajottajat: Ne ovat organismeja, jotka vastaavat kasvien ja eläinten monimutkaisen orgaanisen aineen (ligniinin, selluloosan) hajottamisesta. Entsyymiensä kautta ne kierrättävät välttämättömiä ravinteita, kuten hiiltä, ​​typpeä ja fosforia, ylläpitäen maaperän hedelmällisyyttä ja biogeokemiallisia kiertokulkuja.
• Symbioottisten suhteiden rakentajat: Kautta mycorrhizaeSienet lisäävät kasvien veden ja ravinteiden imeytymistä, mikä parantaa niiden kasvua. jäkälät (sienet + levät) voivat asuttaa kaikkein karuimmatkin pinnat ja käynnistää maaperän muodostumisen.
• Väestönsäätelijät: Jotkut sienet toimivat kasvien, eläinten tai jopa muiden sienten ja mikro-organismien loisina ja vaikuttavat biologisten yhteisöjen rakenteeseen.

Sienien rooli dynamiikassa hiili, typpi ja fosfori Se on välttämätön elämälle maapallolla, ja se auttaa säätelemään kriittisten alkuaineiden varastointia ja kierrätystä.

Sienien taloudellinen, gastronominen ja bioteknologinen merkitys

Sienien merkitys ulottuu paljon ekosysteemiä laajemmalle. Lukuisilla lajeilla on suora vaikutus talouteen, ruokaan, lääketieteeseen ja bioteknologiaan.:

• Syötävät sienet: Sienet (Agaricus bisporus), tryffelit (Mukula), sieniä, kuten Lactarius deliciosus y Boletus edulissekä luonnonvaraisia ​​että viljeltyjä lajeja.
• Käymisessä käytetyt sienet: Hiivat (Saccharomyces cerevisiae) välttämätön leivän, oluen ja viinin tuotannossa.
• lääkesienet: El Penicillium synnytti ensimmäiset antibiootit (penisilliini), ja muita lajeja tutkitaan niiden kasvaimia estävien, immunomoduloivien tai psykotrooppisten ominaisuuksien suhteen (esimerkiksi Ganoderma lucidum, Cordyceps, Pleurotus ostreatus).
• Myrkylliset ja myrkylliset sienet: Jotkin lajit, kuten Amanita phalloides y Kärpässieni, voi aiheuttaa vakavan myrkytyksen ja jopa kuoleman.
• Teollisuus ja biotorjunta: Entsyymien, biopolttoaineiden, tuholaistorjunta-aineiden tuotanto ja epäpuhtauksien hajottaminen.

Sienten käyttökohteet vaihtelevat peruselintarvikkeista edistyneeseen lääke- ja bioteknologiatutkimukseen, mikä tekee niistä olennaisia ​​liittolaisia ​​kestävälle kehitykselle ja ihmisten terveydelle.

Sienien suhde ihmisten, kasvien ja eläinten terveyteen

Vaikka sienet voivat olla hyödyllisiä, ne voivat myös Ne voivat aiheuttaa tauteja kasveissa, eläimissä ja ihmisissä:

• Kasvitaudit: Sieni-infektiot, kuten home, ruoste, kasvinpoltto ja mätäneminen, vaikuttavat viljelykasveihin ja aiheuttavat merkittäviä maatalouden tappioita. Esimerkki: vehnän ruoste (basidiomykeettien aiheuttama).
• Eläinten ja ihmisten sairaudet: Ihon sieni-infektiot (jalkasilsa, silsa), systeemiset infektiot (aspergilloosi, kandidiaasi) ja mykotoksiinien tuotanto elintarvikkeissa voivat vaarantaa terveyden. Laji Candida albicans, Trichophyton rubrum y Aspergillus ovat yleisimpien joukossa.
• Mykotoksiinit: sienet kuten Aspergillus flavus Ne tuottavat myrkyllisiä yhdisteitä (aflatoksiineja), jotka saastuttavat elintarvikkeita ja aiheuttavat terveysriskin.

Syötävien sienten erottamiseksi myrkyllisistä ei ole olemassa yksinkertaista sääntöä; tunnistaminen riippuu morfologisista, biokemiallisista ja yhä enemmän molekyyligeneettisistä ominaisuuksista.

Sienet ja symbioosi: mykorritsat ja jäkälät

Kaksi kiehtovinta sienten symbioottista muotoa ovat mycorrhizae ja jäkälät:

• Mykorritsa: Sienten ja kasvien juurien väliset mutualistiset yhteydet mahdollistavat veden, mineraalien ja ravinteiden vaihdon. Vastineeksi kasvit toimittavat sienelle hiilihydraatteja. Nämä yhteydet lisäävät kasvien vastustuskykyä taudeille ja kuivuudelle sekä parantavat maaperän rakennetta ja hedelmällisyyttä.
• jäkälät: Sienen (yleensä kotelosienen) ja fotosynteettisen organismin (viherlevän tai syanobakteerin) yhtymäkohta. Jäkälät asuttavat kivisiä pintoja ja äärimmäisiä ympäristöjä, osallistuvat maaperän muodostumiseen ja toimivat ympäristön saastumisen bioindikaattoreina.

Molemmat muodot symbioosi ovat perustavanlaatuisia globaalissa ekologiassa.

Hauskoja faktoja ja mielenkiintoisia asioita sienistä

• Jotkut sieniyhdyskunnat, kuten esim. Armillaria ostoyae, pidetään yhtenä planeetan suurimmista ja pitkäikäisimmistä organismeista, jotka ulottuvat useita kilometrejä maan alle ja ovat tuhansia vuosia vanhoja.
• On olemassa bioluminesoivia sieniä, jotka pystyvät tuottamaan omaa valoaan, kuten Panellus stipticus.
• Tiettyjen sienten sienirihmastojen kasvu optimaalisissa olosuhteissa voi saavuttaa useita millimetrejä minuutissa, ja se on havaittavissa lähes paljaalla silmällä.
• Monet sienet ovat vaikuttaneet ihmiskulttuuriin ja historiaan, olipa kyseessä sitten pyhä ruoka, rituaaleissa käytetty ruoka tai lääkkeen lähde.

Sienien taksonomia ja evoluutio

La sienivaltakunnan evoluutio on ollut intensiivisten geneettisten ja paleontologisten tutkimusten kohteena. Sienillä on eläinten kanssa yhteinen alkuperä yksisoluisessa eukaryoottisessa esi-isässä, mikä sijoittaa ne yhdessä eläinten kanssa opisthokonttienFylogeneettiset analyysit paljastavat, että:

• Sienet kehittyivät yksisoluisista siimallisista organismeista.
• Monisoluisuuden ilmaantumista ja menetystä on esiintynyt useita.
• Molekyylisekvensointitekniikat mahdollistavat syvällisen evoluutiohistorian ymmärtämisen ja eri sukulinjojen välisten suhteiden määrittämisen, mikä on johtanut useisiin muutoksiin perinteisessä luokittelussa.

Sienten morfologinen ja geneettinen monimuotoisuus on valtava, vaihdellen mikroskooppisista makroskooppisiin muotoihin, ja ne sopeutuvat äärettömään määrään ekologisia lokeroita.

Kuinka tunnistaa sienet ja niiden merkitys tutkimuksessa

Sienilajin tunnistaminen vaatii analyysin makroskooppiset ja mikroskooppiset ominaisuudet, kuten:

• Hedelmäkappaleen muoto ja väri.
• Ristirihmastojen, itiöiden ja lisääntymisrakenteiden tyyppi ja järjestys.
• Väliseinämien tai ritsoidien esiintyminen tai puuttuminen.
• Biokemialliset testit ja yhä useammin myös geneettinen analyysi.

Sieniä tutkiva tieteenala, mykologia, on edennyt nopeasti molekyylibiologian ansiosta, parantaen luokittelua, uusien lajien tunnistamista ja ymmärtäen paremmin niiden biokemiallisia ominaisuuksia.

Esimerkkejä tunnetuimmista sienistä ja niiden vaikutuksesta

• Hiivat: Saccharomyces cerevisiae (leipää, olutta, viiniä).
• Sieni: Agaricus bisporus (viljelty, syötävä).
• Urheilijan jalkaoireyhtymä: Trichophyton rubrum (ihmisen patogeeni).
• Huitlacoche: Ustilago maydis (syötävä sieni, joka loisii maissilla).
• Intialainen leipä: Cyttaria harioti (puiden loinen Etelä-Amerikassa).
• Myrkylliset sienet: Amanita phalloides, Cortinarius orellanus, Galerina marginata.

Nämä esimerkit osoittavat, Sienien positiivinen ja negatiivinen merkitys ihmisen elämässä ja ekosysteemeissä.