Co houba získává ze své symbiózy s řasami?

Pokusy o rozdělení lišejníku na houbu a řasu se prováděly již delší dobu, nejčastěji však končily nezdarem: i když byly dodrženy podmínky sterility, nebylo vždy jisté, že výsledná kultura je lišejníkový symbiont a nikoli vnitřní parazit lišejníku. Navíc experimenty obvykle nebylo možné opakovat, ale reprodukovatelnost je jedním z hlavních požadavků na experiment. V polovině XNUMX. století však byla vyvinuta standardní metoda a bylo izolováno několik desítek lišejníkových hub (mykobiontů) a lišejníkových řas (fotobiontů). Velkou zásluhu na tomto díle má americký vědec V. Akhmadzhyan.

Nejčastěji byl tímto způsobem získáván lišejník mykobiont. Z talu se odříznou plodnice – apothecia, uvnitř kterých se nacházejí výtrusy, které se přichytí vazelínou k hornímu víčku Petriho misky. Když apothecia vyschnou, spóry z nich spadnou na dno šálku, kde se rozprostře tenká vrstva želatině podobné agarové hmoty (obvykle se tak stane nejpozději o den později). Dále, aby se zabránilo kontaminaci, je víko s apotecií nahrazeno čistým. Spory na agaru nezačnou klíčit hned: u některých lišejníků po dni, u jiných až po pěti týdnech. Pro klíčení spor některých druhů lišejníků v takových podmínkách je zapotřebí přídavek vitaminu B1 a dalších látek. Vyklíčené spory se umístí do zkumavek se živnou půdou. Během několika týdnů (a někdy i měsíců) se mykobionti stanou viditelnými pouhým okem. Mají tvar kompaktních hustých hrudek a liší se barvou a velikostí. Pod mikroskopem je vidět, že se skládají z mycelia (plexus houbových hyf) a nemají buněčnou diferenciaci, která je charakteristická pro stélku lišejníků. V. Akhmadzhyan navrhl, že vysoká hustota těchto kolonií je spojena se sebeparazitismem mykobionta: objevil pronikání některých hyf do jiných a vysvětlil tento jev „zvykem“ houby v symbiotickém stavu někdy pronikat do buňka řas. Izolace izolovaného fotobionta je také pracný a časově náročný proces, který vyžaduje velkou péči a zručnost. Pomocí mikropipety se z lišejníkového stélku rozemletého na kaši mikropipetou odebere jedna řasová buňka s nalepeným kouskem hyfy, aby bylo jisté, že se jedná o lišejníkovou řasu a nikoli o cizí řasu. Buňka se několikrát promyje, přenese se z jedné kapky sterilní vody do druhé a poté se umístí do organického živného média. Po dvou až šesti týdnech se kolonie řas zviditelní. Izolovaní symbionti lišejníků se tedy usadili v laboratořích, ve sterilních zkumavkách a baňkách s živnou půdou. Vědci, kteří měli k dispozici čisté kultury lišejníkových partnerů, se rozhodli pro nejodvážnější krok – syntézu lišejníku v laboratoři. První úspěch na tomto poli patří E. Thomas, který v roce 1939 ve Švýcarsku získal od myko- a fotobiontů lišejník Cladonia capillate s dobře viditelnými plodnicemi. Na rozdíl od předchozích výzkumníků provedl Thomas syntézu za sterilních podmínek, což vzbuzuje důvěru v jeho výsledek. Bohužel jeho pokusy zopakovat syntézu v 800 dalších experimentech selhaly. Oblíbený objekt výzkumu V. Akhmadzhyan, který mu přinesl světovou slávu v oblasti syntézy lišejníků, je Cladonia comb. Tento lišejník je rozšířen v Severní Americe a dostal lidové jméno „britští vojáci“: jeho jasně červené plodnice připomínají šarlatové uniformy anglických vojáků během války severoamerických kolonií za nezávislost. Malé hrudky izolovaného mykobionta Cladonia crestata byly smíchány s fotobiontem extrahovaným ze stejného lišejníku. Směs byla umístěna na úzké slídové misky, namočena v minerálním živném roztoku a fixována v uzavřených baňkách. Uvnitř baněk byly udržovány přísně kontrolované podmínky vlhkosti, teploty a světla. Důležitou podmínkou experimentu bylo minimální množství živin v médiu. Jak se chovali lišejní partneři ve vzájemné těsné blízkosti? Buňky řas vylučovaly speciální látku, která k nim „přilepila“ houbové hyfy, a hyfy okamžitě začaly aktivně proplétat zelené buňky. Skupiny buněk řas byly drženy pohromadě rozvětvením hyf do primárních šupin. Další fází byl další vývoj ztluštěných hyf na vrcholu šupin a jejich uvolňování extracelulárního materiálu a v důsledku toho tvorba svrchní vrstvy kůry. Ještě později se vrstva řas a jádro diferencovaly, stejně jako v stélce přírodního lišejníku. Tyto experimenty byly mnohokrát opakovány v Akhmadzhyanově laboratoři a pokaždé vedly k objevení se primárního stélku lišejníků. Zdá se, že jedna z hlavních záhad lišejníků byla vyřešena: jak se lišejník tvoří z jeho součástí. Ale z dalších experimentů se ukázalo, že všechno není tak jednoduché. Houba izolovaná z Cladonia combata byla umístěna vedle řas z jiných lišejníků. Byli mezi nimi zelení a modrozelení fotobionti izolovaní z lišejníků a také volně žijící řasy, které se v lišejníkové symbióze nenacházejí. Ukázalo se, že houbové hyfy dělají „první kroky k seznámení“ stejně, tzn. splést všechny řasy a dokonce i jednoduché skleněné kuličky o průměru 10-15 mikronů! Ale další fáze „lichenizace“ řas probíhaly odlišně v závislosti na řasovém partnerovi. Sedmnáct řas, včetně řas symbiotických a volně žijících, se ukázalo jako neslučitelných s hřebenem mycobiont Cladonia. Houba na nich parazitovala, tzn. nakrmilo jejich tělo a buňky rychle zničily. Syntéza nefungovala. U řasy Trebuxia Italiana, izolované z lišejníku Xanthorium muralis, a u volně žijící řasy Friedmannia Israeli tvořil mykobiont primární šupiny, tzn. se zastavil v první fázi tvorby talu. A konečně, se čtyřmi fotobionty izolovanými z různých lišejníků a náležejícími do rodu Trebuxia, tvořila houba Cladonia crestata přesně stejný stél jako se svým pozoruhodným „původním“ fotobiontem Trebuxia, se kterým vždy žije v přírodních lišejnících. Později ve stejné laboratoři syntetizovali další lišejník, štětiny Usnea, a zaznamenali stejné trendy. Hyfy mykobionta se stejným úspěchem začaly proplétat nejen buňky vlastních (symbiotických) řas, ale také pozoruhodnou Trebuxii, charakteristickou pro jiné druhy lišejníků. Ale pokud naše vlastní, původní řasa vypadala mezi houbovými vlákny zdravě a zeleně a po pěti měsících samotný stél připomínal ospalý lišejník, pak mimozemské řasy obklopené mykobiontem byly bledé, žlutozelené a stélka neměla vláknitá struktura charakteristická pro tento lišejník. Jak se zdá, lišejník v prvních fázích lichenizace není na svého řasového partnera příliš vybíravý. Osud budoucí symbiózy závisí zcela na řase: pokud dokáže odolat agresi hyf, objeví se lišejníkový stél, ale pokud je houba parazitická, buňky řasy se zničí a symbióza neproběhne. Je jasné, že rozhodující jsou genetické vlastnosti partnerů. Ne nadarmo byla nejúspěšnější syntéza dosažena mezi mykobiontem Cladonia combata a řasou rodu Trebuxia, přesně toho rodu, do kterého patří fotobiont tohoto lišejníku. Experimenty s umělou syntézou lišejníků provedl V. Akhmadzhyan má důvod nazývat vztah mezi symbionty řízeným parazitismem. Houba totiž získávala organické látky z fotosyntetických zelených řas, protože v podmínkách sterilního experimentu neměla žádný jiný zdroj. Takové „volné zatížení“ by však mělo být omezeno: jakmile houba „zvýší chuť k jídlu“ a začne se živit tělem samotné řasy, řasa se zhroutí a spolu s ní zemře celý symbiotický organismus. Ve 40. letech XNUMX. století německý vědec F. Tobler zjistil, že pro klíčení spor Xanthoria wallae je zapotřebí přídavek stimulačních látek: extraktů z kůry stromů, řas, plodů švestek, některých vitamínů nebo jiných sloučenin. Bylo navrženo, že v přírodě je klíčení některých hub stimulováno látkami pocházejícími z řas. Je pozoruhodné, že pro vznik symbiotického vztahu musí oba partneři dostávat umírněnou nebo dokonce skrovnou výživu, omezenou vlhkost a osvětlení. Optimální podmínky pro existenci plísní a řas nestimulují jejich opětovné sjednocení. Navíc existují případy, kdy bohatá výživa (například umělým hnojivem) vedla k rychlému růstu řas v stélce, narušení spojení mezi symbionty a smrti lišejníků. Pokud prozkoumáme řezy lišejníkového stélku pod mikroskopem, můžeme vidět, že nejčastěji řasa jednoduše sousedí s houbovými hyfami. Někdy jsou hyfy těsně přitlačeny k buňkám řas. Konečně mohou houbové hyfy nebo jejich větve proniknout více či méně hluboko do řas. Tyto projekce se nazývají haustoria. Soužití zanechává otisk i na struktuře obou lišejníkových symbiontů. Tvoří-li tedy volně žijící modrozelené řasy rodů Nostoc, Scytonema a dalších dlouhá, někdy se rozvětvující vlákna, pak u stejných řas v symbióze jsou vlákna buď stočena do hustých klubíček, nebo zkrácena na jednotlivé buňky. Kromě toho jsou u volně žijících a lichenizovaných modrozelených řas zaznamenány rozdíly ve velikosti a uspořádání buněčných struktur. Zelené řasy se také mění v symbiotickém stavu. Týká se to především jejich rozmnožování. Mnoho zelených řas, žijících „na svobodě“, se rozmnožuje mobilními tenkostěnnými buňkami – zoosporami. Zoospory se v stélce obvykle netvoří. Místo toho se objevují aplanospory – relativně malé buňky se silnými stěnami, dobře přizpůsobené suchým podmínkám. Z buněčných struktur zelených fotobiontů prochází největšími změnami membrána. Je tenčí než u stejné řasy „ve volné přírodě“ a má řadu biochemických rozdílů. Velmi často jsou uvnitř symbiotických buněk pozorována zrna podobná tuku, která po odstranění řas z talu zmizí. Když už mluvíme o důvodech těchto rozdílů, můžeme předpokládat, že jsou spojeny s nějakým druhem chemického účinku houbového souseda řas. Samotný mykobiont je také ovlivněn svým řasovým partnerem. Husté hrudky izolovaných mykobiontů, sestávající z těsně propletených hyf, vůbec nevypadají jako lichenizované houby. Odlišná je i vnitřní struktura hyf. Buněčné stěny hyf v symbiotickém stavu jsou mnohem tenčí. Takže život v symbióze povzbuzuje řasy a houby ke změně jejich vnějšího vzhledu a vnitřní struktury. Co od sebe spolubydlící získávají, jaké výhody jim společné bydlení přináší? Řasa zásobuje houbu, svého souseda v lišejníkové symbióze, sacharidy získanými během procesu fotosyntézy. Řasa, která syntetizovala jeden nebo druhý sacharid, ho rychle a téměř úplně dává svému houbovému „společnici“. Houba přijímá nejen sacharidy z řas. Pokud modrozelený fotobiont fixuje atmosférický dusík, dochází k rychlému a trvalému odtoku výsledného amonia k houbovému sousedovi řasy. Je zřejmé, že řasy jednoduše dostanou příležitost rozšířit se po celé Zemi. Podle D. Smith, „nejběžnější řasa v lišejnících, Trebuxia, velmi zřídka žije mimo lišejník. Uvnitř lišejníku je rozšířen snad více než kterýkoli rod volně žijících řas.

READ
Je možné použít Aktaru během kvetení?

Nejtajemnější symbiózou hub a řas je oddělení lišejníků. Organismus sestávající ze dvou složek studuje věda zvaná lichenologie. Vědci dosud nebyli schopni zjistit povahu jejich výskytu a v laboratorních podmínkách se získávají jen velmi obtížně.

Vlastnosti symbiózy houby a řasy

Vlastnosti symbiózy houby a řasy

Složení těla

Dříve se předpokládalo, že symbiózu hub a řas v lišejníku představuje vzájemně prospěšný způsob soužití dvou organismů, ve kterých:

  • houby přijímají sacharidy produkované druhou složkou během fotosyntézy;
  • řasy potřebují minerály a kryt, aby je chránily před suchem.

Ale později má tento „prosperující“ symbiotický organismus nový status. Vztahy mezi organismy v něm byly rozpoznány jako parazitické. Protože zjistili, že za nepříznivých podmínek se z houby stává parazit. Řasy mohou dokonce zemřít, pokud houba pozře její tělo místo sacharidů, které syntetizuje.

Irina Selyutina (bioložka):

V roce 1873 francouzský badatel E. Borne při studiu anatomické stavby lišejníků objevil houbové procesy uvnitř buněk řas – haustoria, pohlcující orgány houby. To naznačovalo, že houba využívá obsah buněk řas, tzn. se chová jako skutečný parazit. V průběhu let bylo v lišejníkovém stélku objeveno a popsáno mnoho různých forem absorpčních neboli sacích hyf hub.

V současné době je spojení reprezentováno jinak: spory houby si pro sebe vybírají „ošetřovatelku“, ale ta může spojení odolávat. Hlavním pravidlem v symbióze je oboustranně výhodné soužití. Lišejník se ukáže, pokud obě složky mají potíže s životem o samotě: postrádají výživu, světlo a teplotu. Příznivé faktory je nenutí se sjednocovat.

Houby, které interagují, se s řasami chovají jinak. Tvoří hyfy se všemi dostupnými druhy, ale některé z nich jsou prostě snědeny. Syntéza se objevuje pouze u podobných tříd. V soužití oba organismy mění svou strukturu a vzhled.

Stavba těla

Strukturálně se lišejník skládá ze dvou složek: houbové hyfy s řasami vetkanými do nich.

Řasovou složkou je fykobiont, který může být zastoupen sinicemi (modrozelené řasy), zelenými nebo žlutozelenými řasami. Houbová složka, neboli mykobiont – vačnatci nebo bazidiomycety.

Pokud je uspořádání řas jednotné v celém stélku, nazývá se homeomerní, a pokud pouze v horní vrstvě, nazývá se heteromerní. Jedná se o tzv. stélku, neboli stélku, neboli tělo lišejníku.

READ
Kdo přežil otravu muchomůrkou?

Vnitřní struktura lišejníkového stélku zahrnuje následující součásti:

  1. Svrchní kůra (kortikální vrstva): tvořená těsně propletenými hyfami. Je zbarven do různých barev kvůli přítomnosti pigmentů. Tato kůra je silnější a poskytuje ochranu a absorpci vody ze vzduchu.
  2. Jádrová vrstva: tvořená vnitřními hyfami houby a zelenými buňkami řas, se kterými souvisí fotosyntéza, přeměna a ukládání látek.
  3. Spodní kůže (kortikální vrstva): tenká, vybavená rhizoidy, díky nimž je tělo lišejníku připojeno k substrátu. Hyfy navíc vylučují kyseliny, které mohou rozpouštět substrát a absorbovat minerály.

Na základě jejich vzhledu se rozlišují následující typy talu:

První vypadají jako tenká kůra, pevně srostlá s povrchem. Listnaté jsou podepřeny svazky hyf – rhizoidů. Huňaté vypadají jako visící keř nebo vousy.

Barva může být šedá, hnědá, nazelenalá, žlutá nebo černá. Koncentrace je regulována specifickými barvivy, obsahem železa a kyselinami v prostředí.

Reprodukční metody a životní cyklus

Lišejníky jsou odolné vůči nedostatku vody

Lišejníky jsou odolné vůči nedostatku vody

U lišejníků jsou obě složky obdařeny schopností reprodukce. Houba se rozmnožuje vegetativně – částmi stélky nebo pomocí výtrusů. Tělesné přívěsky se odtrhávají od stélky a pohybují je zvířaty, lidmi nebo větrem. Šíří se také kontroverze.

Druhá složka je rozdělena vegetativně. Symbiotický komplex zlepšuje schopnost reprodukce. A některé druhy mimo lišejník prakticky neexistují.

Irina Selyutina (bioložka):

Lišejníky se rozmnožují buď výtrusy, které tvoří mykobiont pohlavně nebo nepohlavně, nebo vegetativně.

Během pohlavního rozmnožování Na stélkách lišejníků se v důsledku pohlavního procesu vytváří pohlavní sporulace ve formě plodnic (apothecia; u lišejníků jsou známy perithecia a gasterothecium).

Kromě spor vytvořených během sexuálního procesu mají také lišejníky asexuální sporulace – konidie, pyknokonie a stylospory, které vznikají exogenně na povrchu konidioforů.

S vegetativním rozmnožováním obvykle dochází k oddělování kousků stélku, které mohou být odtrženy poryvy větru nebo soredií (mikroskopicky malé glomeruly skládající se z jedné nebo několika buněk řas obklopených houbovými hyfami) nebo isidií (malé výrůstky na horním povrchu stélky ).

Organismy rostou pomalu. Tvoří nárůst za rok od 0,25 do 10 mm. Jsou však nenáročné na podmínky prostředí:

  • rostou na skalách, půdě, kmenech a větvích stromů, na anorganických látkách: sklo, kov;
  • odolávat dehydrataci.
READ
Jaká teplota by měla být uvnitř sádla při horkém uzení?

V Antarktidě žije 47 druhů, které jsou odolné vůči teplotám od -80 do 200 ℃. Byli schopni žít mimo zemskou atmosféru asi dva týdny. Lišejníky jsou indikátory čistoty prostředí – nevyskytují se v místech se silným znečištěním.

Role lišejníků

Existuje asi 20 tisíc druhů. Symbiont tvoří distribuční síť po celém světě. Zvláště důležité organismy v tundře a lesních oblastech:

  1. Podávejte jako potravu pro soby.
  2. Podílejí se na zvětrávání hornin a tvorbě půdy.
  3. Stávají se místem rozmnožování a pobytu řady bezobratlých živočichů.

Člověk je používá:

  1. K určení stáří hornin, protože samotné lišejníky se dožívají až 4500 tisíc let.
  2. K získání antibiotik potřebujete druhy Cetraria, Cladonia, Parmelia a Usnea.
  3. Z lobarií a evernií se získávají aromatické látky a fixátory pachu.
  4. Zdroj surovin pro průmysl (výroba lihu, barviv).
  5. Zdroj barviv a chemických indikátorů (lakmus).
  6. Lišejníkové kyseliny se používají v lékařství jako antibiotika (usnin).
  7. Bioindikátory čistoty životního prostředí.

Lišejník manna se jí v pouštích Blízkého východu a v Japonsku je Umblicaria jedlá považována za pochoutku. Druhy Bryoria Fremont jsou jedlé.

Rate article
Add a comment

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: