VII. Πρώτιστα - Μύκητες. Γενικά στοιχεία Δομή & Οργάνωση Αναπαραγωγή Ταξινόμηση

Transcript

1 VII. Πρώτιστα - Μύκητες Γενικά στοιχεία Δομή & Οργάνωση Αναπαραγωγή Ταξινόμηση

2 Το Βασίλειο των Μυκήτων Μύκητας = μανιτάρι Ωστόσο περιλαμβάνονται οι ζύμες, οι μούχλες και αρκετά παράσιτα Δεν είναι φυτά, δεν είναι ζώα Κυτταρικά τοιχώματα από χιτίνη (υδατάνθρακας που υπάρχει και στα ζώα, αλλά με άλλη χρήση) Ετερότροφοι οργανισμοί (εξωκυτταρική πέψη) Εξαιρετική αντοχή σε ακραίες θερμοκρασίες (ανάπτυξη σε ψυγεία αλλά και στους 50 ο C) Κατά τη μίτωση η άτρακτος διαμορφώνεται μέσα στον πυρήνα Εμφανίζονται ως μονοκύτταροι ή ως πολυκύτταροι οργανισμοί Δομούνται από μυκήλια που συνίστανται σε νηματώδεις υφές

3

4 Πολλές υφές διακλαδισμένες δημιουργούν ένα μυκήλιο Κοινοκυτική μορφή Διαφραγματική μορφή Η δυνατότητα ανταλλαγής ουσιών μέσω εγκάρσιων τοιχωμάτων σε όλο το μήκος των υφών επιτρέπει πολύ γρήγορους ρυθμούς αύξησης όταν οι συνθήκες το ευνοούν (>1χλμ/μέρα!) Η αύξηση μπορεί να είναι επιμήκης ή να οδηγεί στη δημιουργία της τρούφας ή του μανιταριού, για την εκμετάλλευση μίας τοπικής εστίας πλούσιας σε θρεπτικά.

5 Τα μυκήλια βρίσκονται σε συνεχή επαφή με το υπόστρωμά τους και μπορούν να το διαπερνούν. Συχνά δημιουργούν ειδικές κυτταρικές μορφές, τα ριζοειδή, για να το πετύχουν Πώς διεισδύει ένας παρασιτικός μύκητας στο εσωτερικό ενός φύλλου: πιέζοντας τα κύτταρα καταφέρνει να εισχωρεί χωρίς να τρυπάει τα τοιχώματα. Εναλλακτικά η διείσδυση μπορεί να γίνει μέσα από τα στόματα ή από τραυματισμένες περιοχές του φυτού.

6

7 Θρέψη Πολύ υψηλή σχέση επιφάνειας-όγκου λόγω επίμηκους διαμόρφωσης των μηκυλίων Άμεση επαφή με το περιβάλλον, αποτελεσματική θρέψη με απορρόφηση Σαπροφυτικοί Μαζί με τα βακτήρια, αποτελούν τους κύριους αποικοδομητές νεκρής οργανικής ύλης (χαρτί, ξύλο, τρίχες, κερατίνη κλπ) Παρασιτικοί Μέσω προσκόλλησης των υφών στα κύτταρα του ξενιστή Μέσω μυζητήρων που διεισδύουν στα κύτταρα του ξενιστή Συνήθως φυτά

8 Θηρευτές Έκκριση κολλωδών ουσιών από τις υφές για προσκόλληση μικροργανισμών και απορρόφηση των θρεπτικών τους Δημιουργία θηλιάς από τις υφές για παγίδευση νηματωδών που ενεργοποιείται από τους ίδιους τους νηματώδεις Pleurotus ostreatus: αναισθητοποίηση νηματωδών από ουσίες που εκκρίνουν οι υφές, διείσδυση και απορρόφηση κυρίως πρωτεϊνών

9 Αναπαραγωγή Εναλλαγή αγενούς και έγγενους αναπαραγωγής με κυριότερη μονάδα τα σπόρια Αγενής Εκβλάστηση, διχοτόμηση ή δημιουργία σπορίων από ειδικές δομές, τα σποριάγγεια. Αφορά συνήθως στις μονοκύτταρες απλοειδείς δομές. Εντυπωσιακή σε νούμερα παραγωγής απογόνων: ο αέρας που αναπνέουμε περιέχει ~ σπόρια μηκύτων ανα κ.μ.! Εγγενής ~δύο φυλετικές μορφές (+/-) 1. Συγχώνευση κυτταροπλασμάτων (πλασμογαμία) ή διαφοροποιημένων κυττάρων που βρίσκονται στα γαμετάγγεια (+/-), για δημιουργία δικάρυων κυττάρων (n+n) 2. Συγχώνευση πυρήνων (2n) άμεσα (κατώτερες μορφές) ή μετά από χρονική υστέρηση ημερών, μηνών ή και χρόνων (ανώτερες μορφές) (καρυογαμία) 3. Μόλις οι πυρήνες ενωθούν κάνουν μείωση και γίνονται σπόρια. Στην πράξη δεν υπάρχει διπλοειδής μορφή (μόνο διπύρηνη), στοιχείο που διαφοροποιεί τους μύκητες από όλες τις άλλες μορφές ζωής. 4. Μείωση και δημιουργία ειδικών μορφών σπορίων (μειοσπόρια) ευκολοδιασπειρόμενες μορφές

10

11 Ταξινόμηση βάσει του τρόπου αναπαραγωγής & των αναπαραγωγικών δομών Ατελείς μύκητες Περίπου 25,000 είδη στα οποία δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ εγγενής αναπαραγωγή Είτε δευτερογενώς χαμένη, είτε ακόμα μη διαγνωσμένη Παρασεξουαλικότητα (ανταλλαγή μέρους του γενετικού υλικού δύο γενετικά διαφορετικών υφών)

12 Χιτρίδια~ 1,000 είδη Μονοκύτταροι (κυρίως) υδρόβιοι οργανισμοί των αλμυρών και γλυκών νερών, αρχικά τοποθετημένοι στα Πρώτιστα (Φυκομύκητες) Μορφολογικά και μοριακά δεδομένα συνηγορούν στην κατάταξή τους στους Μύκητες, ως τα πρώτα φυλογενετικά- μέλη του Βασιλείου Τα μόνα που διαθέτουν μαστιγοφόρους γαμέτες Τα περισσότερα δεν φτιάχνουν πραγματικά μυκήλια, αλλά έχουν ριζοειδή. Παράσιτα ή σαπροφυτικά Μετάβαση από κοινοκυτική μορφή σε απλοειδή ζωοσπόρια. Και εγγενής αναπαραγωγή αλλά χωρίς σχηματισμό δικάρυου κυττάρου (απευθείας σύνδεση για σχηματισμό του ζυγωτού)

13 Ζυγομύκητες ~1000 είδη Φερομόνες βοηθούν τη συνεύρεση των δύο φυλετικών τύπων Άμεση σύμπτυξη πυρήνων για δημιουργία ζυγωτού μετά τη συγχώνευση των γαμεταγγείων Η μούχλα του μαύρου ψωμιού Δεν έχουν κινητές μορφές. Δεν σχηματίζουν σαρκώδεις μορφές όπως τα άλλα φύλα. Απλώνονται σε τυχαία σχήματα στο υπόστρωμά τους.

14 Ασκομύκητες ~30,000 είδη Όλα κοινή δομή: συσσωματώματα υφών. Μέσα στους ασκούς υπάρχουν τα ασκοσπόρια που έχουν δημιουργηθεί από την εγγενή αναπαραγωγή. Neuspora, Penicillium (πενικιλίνη για αμυνα κατά των βακτηρίων), Aspergillus (σημαντικά για διάφορες τροφές όπως η σάλτσα σόγιας και το σάκε της Ιαπωνίας, κάποια καρκινογόνα), πολλά παράσιτα φυτών, τρούφες (συμβίωση με τις ρίζες των κέδρων).

15

16

17 Ασκομύκητες (ζύμες) ανθηρίδιο H σύμπτυξη των πυρήνων όχι αναγκαστικά άμεση μετά τη συγχώνευση των γαμεταγγείων ασκογόνιο ασκοσπόριο ασκογενείς υφές Το ασκοκάρπιο περιλαμβάνει στείρες μονοκαρυωτικές και δικαρυωτικές υφές ασκοκάρπιο

18 Όμως υπάρχουν και ασκομύκητες μικροσκοπικοί και μονοκύτταροι Ημιασκομύκητες Saccharomyces cerevisiae: η μαγιά του ψωμιού και της μπύρας. Ο καλύτερα μελετημένος ευκαρυωτικός οργανισμός Στο ψωμί, την ανάλαφρη, αφράτη υφή του δίνουν οι φυσσαλίδες CO 2 που σχηματίζεται κατά την αλκοολική ζύμωση. Τα δύο παράγωγα (αλκοόλη και CO 2 ) απομακρύνονται κατά το ψήσιμο Στη μπύρα τα παράγωγα της αλκοολικής ζύμωσης διατηρούνται Άλλοι ημιασκομύκητες υπάρχουν στα σταφύλια και συμμετέχουν στην οινοπαραγωγή Αγενής και εγγενής αναπαραγωγή. Μείωση αμέσως μετά τη σύζευξη πυρήνων ή μετά από τη δημιουργία ενός πληθυσμού διπλοειδών κυττάρων. Δεν έχουν δικάρυο στάδιο

19 Βασιδιομύκητες ~ 25,000 είδη Κάποια μανιτάρια φτάνουν σε γιγαντιαία μεγέθη που καλύπτουν τεράστιες εκτάσεις πολλών χλμ (υπόγεια μυκήλια, συνήθως ένα ή λίγα άτομα!) Πολλά εδώδιμα αλλά και αρκετά δηλητηριώδη (π.χ. Amanita) Πολλά παθογόνα φυτών αλλά και αρκετά συμβιωτικά με αυτά

20 Βασιδιομύκητες (ίδιος μηχανισμός αναπαραγωγής αλλά διαφορετική μορφή, βασίδια) Η δυνατότητα να παραμείνουν ως δικαρυωτικά μυκήλια για χρόνια αποτελεί διαφορά των βασιδιομυκήτων από τους ασκομύκητες, όπου το δικάρυο κύτταρο αναπτύσσεται μόνο για να δώσει ασκοκάρπιο. Αγενής αναπαραγωγή βασιδιοσπόριο Σε αυτή τη μορφή μπορούν να περάσουν χρόνια, μέχρι να αναπτυχθούν στο επόμενο στάδιο βασιδιοκάρπιο βασίδιο

21

22

23

24 Ο οικολογικός ρόλος των μηκύτων Κύριοι αποικοδομητές της οργανικής ύλης Υπάρχουν παντού με θετικές και αρνητικές επιδράσεις Αναπτύσσουν σχέσεις αμοιβαιότητας με άλλους οργανισμούς: Λειχήνες Μυκοριζίδια Συμβίωση με έντομα

25 Λειχήνες (μύκητες + φύκη ή/και κυανοβακτήρια) Στήριξη σε υπόστρωμα Ανθεκτικοί σχηματισμοί επιβιώνουν σε πολύ ακραία περιβάλλοντα (ξηρασία, πολικό ψύχος) μειώνοντας στο ελάχιστο το μεταβολικό τους ρυθμό! Συχνά οι πρώτοι εποικιστές σε γυμνά, φτωχά περιβάλλοντα Σε αρκτικές / υποαρκτικές περιοχές αποτελούν βασική τροφή για μεγάλα θηλαστικά π.χ. ελάφια Πολύ καλοί βιοδείκτες μόλυνσης του αέρα, λόγω αδυναμίας αποσύνθεσης τοξικών αερίων που λαμβάνουν από μολυσμένες ατμόσφαιρες Πολύ αργή ανάπτυξη (<1εκ./έτος) Προϊόντα φωτοσύνθεσης ~13,500 είδη. ~20% των μυκήτων συμμετέχουν στο σχηματισμό λειχήνων. Τα είδη αυτά δεν μπορούν να επιβιώσουν εκτός συμβίωσης με φωτοσυνθετικούς μικροργανισμούς Διάκριση σε φλοιώδεις, θαμνώδεις και φυλλώδεις

26 Αναπαραγωγή με διασπορά σωριδίων. Ο λειχήνας μεγαλώνει μετά από βροχή, όταν αρχίζει να ξηραίνει η ατμόσφαιρα. Καθώς μεγαλώνει, δημιουργεί όξινες συνθήκες στο μικροπεριβάλλον του, που οδηγούν στο σπάσιμο των βράχων και τη δημιουργία του πρώτου χώματος. σωρίδιο Αρχικά συγκρατεί πολλή υγρασία, αλλά σταδιακά ξηραίνεται, σταματά να φωτοσυνθέτει και αποκτά μεγάλη ανθεκτικότητα Το κομμάτι του λειχήνα που είναι ορατό με γυμνό μάτι είναι το μυκήλιο, ενώ τα φωτοσυνθετικά κύτταρα βρίσκονται προστατευμένα εντός φυλλώδης φλοιώδης θαμνώδης

27 Μυκοριζίδια (μύκητες + ρίζες φυτών) H 2 O, P, Cu, Zn, αυξ.ορμόνες, προστασία από μ/ο Οργανικά μόρια Το 80% των φυτών έχουν μυκοριζίδια. Σε αυτά ο μύκητας συμπληρώνει τα ριζικά τριχίδια για την πρόσληψη μικρών μορίων, αυξάνοντας κατά πολύ τις επιφάνειες ανταλλαγής ουσιών με το έδαφος. Ουσιαστικά παίζει το ρόλο λιπάσματος! Τα φυτά που αναπτύσσουν μυκοριζίδια μπορούν να επιβιώσουν σε περιβάλλοντα που διαφορετικά δεν θα επιβίωναν. Εκτομυκοριζίδια - περιορισμένης εξάπλωσης συμβίωση που αφορά μικρό αριθμό φυτικών ειδών των εύκρατων ζωνών. 25% του χώματος γύρω από τη ρίζα είναι ο μύκητας! Ενδομυκοριζίδια - απολιθώματα δείχνουν πως πρόκειται για παλιά & ευρείας εξάπλωσης συμβίωση, που επιτρέπει στα φυτά να ζουν και στα πιο άγονα εδάφη. 100 είδη ζυγομυκήτων με 200,000 είδη φυτών. Κατά πολλούς, αυτός ο τύπος συμβίωσης αποτέλεσε το σημαντικότερο εξελικτικό γεγονός για την εποίκιση της χέρσου από τους οργανισμούς!

28

29 Συμβίωση με έντομα Ενδοσυμβιωτικά (στον εντερικό σωλήνα ή σε ειδικά κύτταρα του εντόμου) Εξωσυμβιωτικά (σε φωλιές εντόμων) Π.χ. : ο μύκητας προστατεύει τα έντομα κι εκείνα του επιτρέπουν να τα απομυζεί. Τα παρασιτισμένα άτομα καθίστανται στείρα, και η επιβίωση προκύπτει από μη προσβεβλημένα άτομα

30

31 Το Βασίλειο των Πρώτιστων Από τα ευκαρυωτικά, ό,τι δεν είναι Μύκητας, Ζώο ή Φυτό, είναι Πρώτιστο Η πιο ποικίλη ομάδα με ασυσχέτιστες δομές και μορφές Παλιότερα πολλά από τα μέλη αυτής της ομάδας ανήκαν σε άλλες κατηγορίες (π.χ. πρωτόζωα, πρωτόφυτα κ.ο.κ.) Μονοκύτταροι ή πολυκύτταροι, ευκαρυωτικοί οργανισμοί, με ποικίλους τρόπους θρέψης, κίνησης και αναπαραγωγής Έλλειψη σημαντικής κυτταρικής διαφοροποίησης (π.χ. απουσία ιστών) Μικροσκοπικά ή γιγαντιαία (π.χ. κάποια φύκη) Παράσιτα, πλαγκτόν, υδάτινο και χερσαίο περιβάλλον

32 Κυτταρικά περιβλήματα Απλές πλασματικές μεμβράνες, κυτταρικά τοιχώματα, κελύφη πυριτίου Κίνηση Μαστίγια, βλεφαρίδες, ψευδοπόδια (επίσης χρήσιμα στην αντίληψη του περιβάλλοντος και στη θρέψη) Θρέψη λοβοπόδια (προεκβολές του κυτταροπλάσματος, π.χ. αμοιβάδα), φιλοπόδια (λεπτές διακλαδιζόμενες προεκβολές) αξοπόδια (συσταλτά μέσω εσωτερικών μικροσωληνίσκων) Φωτοσυνθετικά αυτότροφα Ετερότροφα: ωσμώτροφα, φαγότροφα

33 Συσταλτά κενοτόπια ωσμωκύτωση φαγοκύτωση Τα συσταλτά κενοτόπια λειτουργούν για τη θρέψη, την ωσμωρύθμιση και την αύξηση των διαθέσιμων επιφανειών για διάφορες βιοχημικές αντιδράσεις

34 Αναπαραγωγή Αγενής [Μιτωτική άτρακτος μέσα στον πυρήνα] Σχηματισμός σπορίων ή κύστεων Διχοτόμηση Σχιζογονία (ή πολλαπλή διαίρεση) εκβλάστημα Εκβλάστηση Εγγενής (σε κατάσταση stress) Στα μαστιγοφόρα & βλεφαριδοφόρα, μείωση όπως και στα μετάζωα Στα σπορόζωα, μείωση μετά από το σχηματισμό του ζυγωτού

35 Η ταξινόμηση των πρωτίστων: 15 φύλα σε 7 κύριες ομάδες Διαχωρισμός με βάση: Παρουσία και τύπος οργάνων κίνησης Παρουσία και τύπος φωτοσυνθετικών χρωστικών Μορφολογία μιτοχονδρίων Μορ. γενετική μικρής ριβοσωμικής μονάδας Παρουσία έγκλειστων Μορφολογία σώματος Τύπος κυτταρικού περιβλήματος Τρόπος θρέψης και κίνησης

36 1. Φύκη: όλα έχουν κυτταρίνη & χρωστικές, πολλά πολυκύτταρα Ροδοφύκη (κοραλιοφύκη) Φυκοερυθρίνη Συμβίωση με κοράλλια και υποβοήθηση στο σχηματισμό υφάλων από τις αποθέσεις ανθρακικού ασβεστίου Παρασκευή άγαρ Φαιοφύκη (Laminaria) Φυκοξανθίνη Σχηματισμός υποθαλάσσιων δασών Εξαγωγή αλγίνης (σταθεροποιητής γαλακτοκομικών/παγωτών, καλλυντικών) Χλωροφύκη (Chlamydomonas, Volvox, Spirogyra, Ulva) Μονοκύτταρα, αποικίες ή πολυπύρηνοι θαλλοί Εναλλαγή αγενούς και εγγενούς αναπαραγωγής

37 Χλωροφύκη Φαιοφύκη Τα μεγαλύτερα πρώτιστα Οι θάλασσες των Σαργασσών στη μέση του Ατλαντικού Chlamydomonas nivalis ροζ χιόνι

38 2. Διάτομα: Τεράστια ποικιλομορφία κελύφους, με αμφίπλευρη ή ακτινωτή συμμετρία που διευκολύνει την άμυνα και προστασία ενάντια σε θηρευτές. Πολύ μεγάλη ανθεκτικότητα λόγω επικάλυψης πυριτίου ~ Γη των Διατόμων χλωροφύλλη α+c χρυσολαμιναρίνη ως αποθηκευτικό ενέργειας Κύριοι φωτοσυνθέτες των παράκτιων οικοσυστημάτων Εδάφη πολύ πλούσια σε κελύφη διατόμων έχουν πολλαπλές βιομηχανικές χρήσεις (π.χ. δημιουργία φίλτρων σε πισίνες) Χρησιμοποιούνται ως εντομοκτόνα με ήπια δράση για το περιβάλλον

39 3. Μαστιγοφόρα (δύο ή περισσότερα μαστίγια) Δινομαστιγοφόρα (Noctiluca) Κυτταρίνη, Ερυθρές παλίρροιες από εκατομμύρια κύτταρα σε ρηχά θερμά νερά, λόγω χρωμοφόρων (60εκ.κύτταρα/lt). Κάποια παράγουν νευροτοξίνες που σκοτώνουν τόνους ψαριών. Βιοφθορισμός. Λάμψη των νερών τη νύχτα Ευγλενοειδή (Euglena) Με ενδιάμεσα χαρακτηριστικά φυτικού (φωτοσύνθεση) και ζωικού (κίνηση με διπλό μαστίγιο) οργανισμού Ζωομαστιγοφόρα (Trypanosoma) Πολλά παράσιτα ζώων και ανθρώπου (ασθένεια του ύπνου, λεϊσμανίαση, πολύ σοβαρές ασθένειες στην Αφρική και γενικά σε τροπικές περιοχές)

40 4. Βλεφαριδοφόρα [μονοκύτταροι, πολλές βλεφαρίδες, όχι χλωροφύλλες (άρα ετερότροφοι), όχι κυτταρικό περίβλημα] Paramecium Τεράστια ποικιλομορφία Δύο πυρήνες (μακρο-μικροπυρήνας και εναλλαγή αγενούς/εγγενούς αναπαραγωγής)

41 5. Ριζόποδα (πολλές βλεφαρίδες) Ριζόποδα (Αμοιβάδα) κέλυφος σε μερικά, λοβοπόδια (ή ψευδοπόδια), μερικά παρασιτικά, με ανθεκτικές κύστεις Τρηματοφόρα (πλαγκτόν) Κελύφη απο ανθρακικό ασβέστιο, από όπου προεκβάλλουν φιλοπόδια Ακτινόποδα Εσωτερικός σκελετός από πυρίτιο, από όπου προεκβάλλουν αξοπόδια 6. Σπορόζωα ( ή απικόμπλεξα) Παράσιτα ζώων και ανθρώπου, χωρίς ικανότητα κίνησης Plasmodium-ελονοσία, μία από τις τρεις σοβαρότερες ασθένειες στον κόσμο Toxoplasma (φορέας οι γάτες, προβλήματα σε έμβρυα και ασθενείς AIDS)

42 7. Βλέννες [Molds] Ακυτταρικές (πολυπύρηνα συγκύτια) ή κυτταρικές (μονοκύτταρες) μορφές Δημιουργία σπορίων Αναπαραγωγή εγγενής ή αγενής Συσσωματώματα, χαρακτηριστική βλέννα, ή νημάτια Σαπροφαγία