Информация

8.10: Как се хранят гъбите - Биология

8.10: Как се хранят гъбите - Биология


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

И така, какво "ядат" гъбите?

Почти всичко. От мъртви растения до гниещи плодове. Тук са показани гъбички, които поникват от мъртъв материал в гората. Гъбите изпълняват съществена роля в разграждането на органичната материя и имат основна роля в кръговрата и обмена на хранителни вещества.

Хранене

Гъбите се хранят чрез усвояване на органични съединения от околната среда. Гъбичките сахетеротрофни: те разчитат единствено на въглерод, получен от други организми за своя метаболизъм и хранене. Гъбите са се развили по начин, който позволява на много от тях да използват голямо разнообразие от органични субстрати за растеж, включително прости съединения като нитрат, амоняк, ацетат или етанол. Техният начин на хранене определя ролята на гъбите в тяхната среда.

Гъбите получават хранителни вещества по три различни начина:

  1. Те разграждат мъртвата органична материя. А сапротроф е организъм, който получава хранителните си вещества от неживи органични вещества, обикновено мъртви и разлагащи се растителни или животински вещества, чрез абсорбиране на разтворими органични съединения. Сапротрофните гъби играят много важна роля като рециклатори в енергийния поток на екосистемата и биогеохимичните цикли. Сапрофитни гъби, като шиитаке (Lentinula edodes) и гъби стриди (Pleurotus ostreatus), разграждат мъртвите растителни и животински тъкани чрез освобождаване на ензими от хифните върхове. По този начин те рециклират органични материали обратно в околната среда. Поради тези способности гъбите са първичните разградители в горите (вж Фигура По-долу).
  2. Те се хранят с живи домакини. Като паразити, гъбичките живеят в или върху други организми и получават хранителните си вещества от гостоприемника си. Паразитните гъби използват ензими за разграждане на жива тъкан, което може да причини заболяване в гостоприемника. Гъбичките, причиняващи болести, са паразитни. Припомнете си, че паразитизмът е вид симбиотична връзка между организми от различни видове, при които единият, паразитът, се възползва от тясна връзка с другия, гостоприемника, който е увреден.
  3. Те живеят взаимно с други организми. Мутуалистичните гъби живеят безвредно с други живи организми. Припомнете си, че взаимността е взаимодействие между индивиди от два различни вида, при което и двамата индивиди имат полза.

И паразитизмът, и взаимността са класифицирани като симбиотични взаимоотношения, но тук се обсъждат отделно поради различния ефект върху гостоприемника.

Горски разградители. Тези горски гъби може да изглеждат крехки, но вършат мощна работа. Те разлагат мъртва дървесина и друг здрав растителен материал.

Гъбичните хифи са адаптирани към ефективното усвояване на хранителни вещества от тяхната среда, тъй като хифите имат високо съотношение повърхност към обем. Тези адаптации се допълват и от издаването на хидролитични ензими които разграждат големи органични молекули като полизахариди, протеини и липиди на по-малки молекули. След това тези молекули се абсорбират като хранителни вещества в гъбичните клетки. Един ензим, който се секретира от гъбички е целулаза, който разгражда полизахарида целулоза. Целулозата е основен компонент на растителните клетъчни стени. В някои случаи гъбите са разработили специализирани структури за усвояване на хранителни вещества от живи гостоприемници, които проникват в клетките на гостоприемника за усвояване на хранителни вещества от гъбичките.

Гъбичен мицел. Гъбите абсорбират хранителни вещества от околната среда чрез мицела. Разклонените мицели имат високо съотношение повърхност към обем, което позволява ефективно усвояване на хранителните вещества. Някои гъби усвояват хранителните вещества, като освобождават ензими в околната среда.

Микориза

А микориза (на гръцки „корени от гъбички“) е симбиотична асоциация между гъба и корените на растение. В микоризна асоциация гъбата може да колонизира корените на растението гостоприемник, като расте или директно в кореновите клетки, или като расте около кореновите клетки. Тази асоциация осигурява на гъбата относително постоянен и директен достъп до глюкоза, която растението произвежда чрез фотосинтеза. Мицелът на гъбите увеличава повърхността на кореновата система на растението. По -голямата повърхност подобрява усвояването на водата и минералните хранителни вещества от почвата.

Резюме

  • Гъбите са хетеротрофни. Те се хранят чрез усвояване на органични съединения от околната среда.
  • Гъбите, заедно с бактериите, които се намират в почвата, са основните разложители на органична материя в земните екосистеми.

Преглед

  1. Опишете как гъбите получават хранителни вещества.
  2. Обяснете ролята на сапротрофните гъби? Дайте пример за тази роля.
  3. Какво е микориза? Какви са предимствата на микоризата?

Резултати и дискусия

Набор от данни за позицията на интрон

За да проучим еволюцията на гъбичните интрони, ние идентифицирахме 1161 ортолози сред 21 гъбични вида и 4 външни групи (Фигура 1, вижте Материали и методи). Подравнихме аминокиселинните последователности и картографирахме съответните интронни позиции върху подравняванията. Имаше общо 7535 интронни позиции в 4,15 мегабази на запазени региони на подравняване (наричани по-долу „запазени ортологични региони“ (COR)). Броят на интроните на видовете варира от 0,001 интрона на килобаза (kb) в COR (в S. cerevisiae със 7 общи интрона) до 6,7 интрона на kb (2737 интрона при хора, Фигура 1). Фигура 2 обобщава средния брой интрони на kb кодираща последователност спрямо средната дължина на интрона. Като цяло основните родове са ясно разделени от плътността на интрона. Едно изключение е Ustilago maydis, базидиомицетна гъба, която има много по -малко интрони от останалите членове на кладата си. Средната дължина на интрона е обратно и значително корелира със средния брой интрони на kb (R 2 = 0,23, P = 1е -4 коефициент на корелация на Спиърман), въпреки че тенденцията не е значима, когато са изключени хемиаскомицетните гъби (R 2 = 0,18, P = 0,06). Това откритие на много по-дълги интрони в много бедни на интрон хемиаскомицети е интригуващо, особено в светлината на други особености на еволюцията при много бедни линии с много интрон [21]. По-специално, много бедни на интрони линии, включително хемиаскомицети (виж по-долу), имат по-правилни 5' интронни последователности (тоест по-силна консенсусна последователност в началото на интроните). Предполага се, че това запазване на 5 'граници улеснява снаждането на интрона, като в този случай увеличената дължина на интрона може да бъде по -добре приспособена. Сравнението между други много бедни на интрони видове и по-богати на интрони роднини трябва да даде представа за особеностите на еволюцията на много бедни на интрон родове. Допълнителен файл с данни 4 предоставя обобщената статистика на кодиращата последователност, дължината на интрона и плътността за извадените гъбични геноми.

Тази фигура изобразява филогенетично дърво от вида, използван за този анализ. Дървото се основава на Байесова филогенетична реконструкция на 30 подравнени ортологични протеина от 25 вида. Числата след имената на видовете изброяват общия брой интрони, присъстващи в CORs за всеки вид. U. maydis е оцветен в лилаво, за да покаже, че има различен модел на интрон от останалите базидирани мицети, включени в пробата. Числата в полетата са номера на възли, които се използват в таблици, които се виждат Допълнителни файлове с данни 4 и 5.

Дължина на интрона спрямо средния брой интрони на килобаза. Цветните кутии показват гъбичната кладка, както е показано на фигура 1: червено, Hemiascomycota жълто, Archiascomycota зелено, Euascomycota оранжево, Zygomycota синьо, Basidiomycota лилаво, базидиомицет U. maydis. Лентите, показващи стандартното отклонение в дължината на интрона, са начертани, но се виждат само за видовете, бедни на интрони. CDS, кодираща последователност.

Модели на споделяне на интрон

Моделите на споделяне на позицията на интрон варират при различните видове гъбички. С изключение на изключително бедната на интрони клана Hemiascomycota, видовете показват между 3,7% и 38,7% специфични за вида позиции на интрони, докато между 32,0% и 76,5% от интроните се споделят с вид извън кладата (различни цветове на фигура 1), и между 20,5% и 60,1% са споделени с негъбичен вид. Фигура 3 обобщава модела на специфични за вида и споделени позиции на интрон в CORs. От 7535 интронни позиции, 3 307 са специфични за вида позиции, 1602 от които са специфични за A. thaliana. От 501 позиции на интрони, споделени между растения и животни, от 2,76% в U. maydis до 43,2% в Phanerochaete chrysosporium (Фигура 4) се споделят с различните видове гъбички. Като цяло 60,7% от споделените позиции на растенията и животните също са представени в поне един гъбичен вид.

Модел на споделяне на интрони на гъбични видове. Фракции от интронни позиции, които са споделени с животно или растение (A+P), растение, животно, с друга гъбична клада (Euascomycota, Hemiascomycota или Basidiomycota) или специфични за вида или клада.

Фракция от споделени позиции на интрони растения и животни във всеки гъбичен вид. Сред 501 позиции на интрони, които се споделят между A. thaliana и гръбначно животно (и по този начин вероятно присъства в предшественика на гъбички-животни), се дава фракцията, която се споделя с всеки вид гъбички. Цветовото кодиране е лавандула: интрони, намиращи се само в кладата или един вид, кестеняво: интрони, споделени само с други гъби, розово: интрони, споделени с животни, зелено: интрони, споделени с растения (A. thaliana), кафяв: интрони, споделени с животни или растения.

Видовете в рамките на клад споделят повече интронни позиции, отколкото между кладите. Друг начин за визуализиране на това е използването на филогенетично дърво, получено от анализ на лошото представяне, където всяка позиция на интрон е двоичен символ (Допълнителен файл с данни 1). Ние изградихме филогенетично дърво, използвайки пестеливостта на Dollo [22, 23] от матрицата за отсъствие на интрон за COR. Долният разчет приема, че 0 до 1 преходи (интроново усилване) могат да се случат само веднъж през дървото за всеки сайт и след това извежда минимален брой от 1 до 0 преходи (загуба на интрон), за да обясни всеки филогенетичен модел. Изненадващо, нашето видово дърво и парсимовото дърво от матрицата на позицията на интрон осигуряват почти същия резултат, с две изключения: неразрешените хемиаскомицети, които имат малко знаци за присъствие на интрон и позицията на U. maydis и S. pombe, вероятно поради висока степен на загуба на интрон в тези линии. Предишни неуспешни опити за реконструкция на филогенезата чрез прилагане на анализ на пестеливостта към позициите на интрони са имали подобен феномен, като таксоните с бедни на интрони изкуствено се групират заедно [19]. Като такова изглежда възможно интронните позиции да бъдат добри филогенетични характеристики в бавно развиващите се таксони, но вероятно ще срещнат проблеми в случаите на широко разпространена загуба на интрон.

Голям брой интрони на предците и продължаваща загуба и печалба

След това изследвахме загубата и печалбата на интрон при гъбички в CORs на 1161 гена. Четири предложени по -рано метода показват много сходни картини, с голям брой интрони в геномите на предците и широко разпространено последващо намаляване на броя на интроните по различни гъбични линии (Фигура 5 и таблици в допълнителни файлове 4 и 5). Откриваме, че предшественикът на гъбичките е бил поне толкова богат на интрони, колкото всеки съвременен вид гъбички и че предшественикът на гъбичките и животните е бил с 25% по-богат на интрони от всяка съвременна гъба, с поне три четвърти толкова интрони, колкото съвременните гръбначни животни.

Приблизителен брой интрони на килобаза в CORs чрез история на гъбичките, използвайки метода EREM. Числата в овали дават приблизителни стойности на предците, нормализирани от общия брой подравнени бази в COR (4,15 Mb). Числата в черните кутии представляват препратките за номера на възлите в таблиците в допълнителни файлове с данни 4 и 5. Сините клонове показват две или повече прогнозни загуби за всяка прогнозна печалба червено > 1,5 печалби на загуба. (а) Обобщено гъбично дърво. Триъгълниците показват клади, като са посочени стойности за предшественика на кладите. (б) Интрони на килобаза през историята на Euascomycota, кладата, обозначена със сивото поле в (а).

Намаляването на броя на интроните е обща характеристика на развитието на гъбичките (Фигура 5). Ние оценяваме, че най-малко половината от изследваните гъбични линии (с изключение на хемиаскомицетите) са претърпели поне 50% повече загуби, отколкото печалби, докато само между трима и шест са имали 50% повече печалби от загуби (Фигура 5 в зависимост от използвания метод, вижте Допълнителен файл 5 ). Драматично намаляване на интрона е настъпило във всяка гъбична група. U. Maydis' 0,21 интрони на kb представляват 94% намаление на броя на интроните спрямо предшественика на базидиомицета, тъй като предците на аскомицетите (с най-малко 2,77 интрони на kb), хемиаскомицетите (0,01-0,07 интрона на kb) са намалили своя брой интрони с най-малко 94 %, S. pombe е намалил своя брой интрони с 81% (0,52 интрона на kb) и дори относително богатите на интрон видове еуаскомицети (0,81-1,16 интрона на kb) са претърпели 60% намаление на броя на интроните. Интересно е, че след драматично намаляване на броя на интроните в предшественика на еуаскомицета, интронният брой остава относително непроменен в рамките на клада (Фигура 5b), в съответствие с предишни резултати [15, 24].

От друга страна, нашите резултати също свидетелстват за продължаващо нарастване на интрона. Повечето видове са претърпели стотици интронови печалби в CORs (въпреки че много от тях впоследствие са загубени) от предшественика на гъбичките, а почти всеки проучен вид е спечелил повече от един интрон на kb от предка на интрона. Разликите в усилването на интрони понякога са централната детерминанта на съвременните разлики в броя на интроните. Например, S. pombe споделя толкова много от 507 позиции на интрони, споделени между растения и животни (повечето от които вероятно са предшественици), тъй като повечето видове еуаскомицети еуаскомицети имат 50-100% повече интрони, отколкото S. pombe следователно се дължат предимно не на по-голямо задържане на интрони на предците, а на скорошно придобиване. По същия начин, Cryptococcus neoformans запазва по-малко споделени растително-животински интрони, отколкото го прави Rhizopus oryzae, все пак има 70% повече интрони, очевидно поради по -голяма интронова печалба.

Еволюция на интрона в хемиаскомицети

Еволюцията на интрони в хемиаскомицетите дава представа за еволюцията на почти безинтронни линии. Обширната загуба на интрони в хемиаскомицетите съответства на позицията във филогенезата на гъбите със значително изместване в структурата на интроните. Интронната структура в хемиаскомицетите изисква шест базова последователност в 5' мястото на снаждане и място от седем базови двойки в точката на разклонение [25]. Останалите проби гъби изискват само ограничен консенсус за интронно снаждане на 5' мястото на снаждане и точката на разклоняване. Предишни резултати показват, че това съответствие между силно намаления брой на интроните и по-силното запазване на интронните граници в еукариотите е обща тенденция [21]. Предложени са две обяснения. Иримия и др. [21] предполага, че мутациите, които са довели до по-строги изисквания за последователността от сплайсозомата, могат да бъдат облагодетелствани при бедни на интрон, но не и богати на интрон видове, като в този случай широко разпространената загуба на интрон би довела до повишена строгост на изискванията за снаждане (и по този начин границите на интрона). Друга възможност [26] е, че промяната в механизма на сплайсинг, изискваща по -обширни запазени последователности в точката на разклонение и 5 'съединение на снаждане, би създала условие, при което интроните биха били по -вредни поради допълнителното ограничение на последователността, необходимо за сплайсинга. В този случай повишената строгост на изискванията за снаждане (и по този начин границите на интрона) би довела до загуба на интрон.

Защо тогава всички интрони не са загубени при видове хемиаскомицети? Някои от S. cerevisiae интроните кодират функционални елементи като малки нуклеоларни РНК (snRNAs) [27] или промоторни елементи [28]. snRNAs, разположени в интроните на рибозомните протеини, се намират в ортологични локуси на базидиомицети и аскомицети (например snR39 в RPL7A на S. cerevisiae), което показва тяхното запазване след отклонение от предшественика на гъбата. Въпреки това, само 8 от 76 snRNAs се намират в 275 ядрени интрони в S. cerevisiae [9]. Интроните също играят роля в регулирането на РНК и протеините [29], може би чрез ролята си в подбирането на фактори, които медиират експорта, зависим от сплайсинга [30]. Някои от останалите интрони в хемиаскомицетите също могат да играят необходима роля като цис-регулаторни елементи или кодиращи фактори, необходими за пост-транскрипционна регулация, но те също могат да продължат да съществуват случайно поради ниските нива на загуба.

От друга страна, нашите резултати показват, че позициите на интрона на хемиаскомицета като цяло не са широко споделяни. Само една от седемте интронни позиции в не-Yarrowia lipolytica изследваните видове хемиаскомицети се споделят с всички видове, по -далечни от еуаскомицетите. Шест от седемте обаче са широко споделени в рамките на рода на хемиаскомицетите, което предполага, че останалите интрони са много трудни за загуба, или че степента на загуба е значително намалена в рамките на линията. За разлика от тях, 14 от 23 интрона присъстват в Y. lipolytica но нито един друг хемиаскомицет не се споделя с нееуаскомицет, а 10 се споделят с растения и/или животни, така че широко споделените интрони са преференциално загубени сред хемиаскомицетите след дивергенцията с Y. lipolytica прародител.

Селекция и интронна еволюция

Еукариотните видове се различават по броя на интроните по порядъци. Тези различия традиционно се приписват на предполагаеми разлики в интензивността на селекция срещу интрони в еукариотите [31, 32]. Освен това беше предложено, че селекцията срещу интрони може да бъде подобна, като разликите в размера на популацията определят броя на интроните [33, 34]. При тези модели линиите със силна селекция срещу интрони (или голям размер на популацията) би трябвало да изпитват ниски нива на интронови печалби и високи нива на загуба на интрони. Линии с по -слаба селекция (или по -малък размер на популацията) трябва да изпитат повече интронови печалби и по -малко загуби на интрони. И двата модела по този начин предвиждат силна обратна корелация между степента на печалба и загуба на интрон. Въпреки това, представените тук данни не показват ясен модел на обратна корелация (Фигура 5).

За реконструкцията на интронната еволюция

Тези резултати предоставят отлична възможност за сравняване на различни по-рано предложени методи за реконструкция на интронната еволюция. Има пет предложени по -рано метода. Парцелирането на Dollo предполага минимален брой промени, но веднъж загубен интрон на позиция, той никога не се възстановява [22]. Методът на Рой и Гилбърт („RG“) [18, 20] приема, че всички позиции на интрони, споделени между видовете, са представителни за запазените предци на предците, докато методите на Csűrös [16] и на Nguyen и съавтори („NYK“) [17] позволяват множество интронни вмъквания в едно и също място, така нареченото „паралелно вмъкване“. Методът на Кармел и съавторите [35] допълнително позволява възможността за хетерогенност на скоростите както на загубата на интрон, така и на усилването в различните сайтове.

Преди това прилагането на четири метода (Dollo, RG, Csűrös и NYK) към позициите на интрони в запазени региони от 684 комплекта ортолози показа много различни картини на ранната еволюция на еукариотите. Рой и Гилбърт изчислиха, че предците на животинските гъби и растително-животните са имали около три пети повече интрони от гръбначните (сред най-гъстоите на интрони известни съвременни видове) [18], докато Рогозин и сътрудниците [19], Csűrös [16] , и Нгуен и сътрудници [17] всички заключиха, че тези предци са имали само наполовина по-малко интрони и че по-високата плътност на интроните при растенията и гръбначните се дължат на драматично увеличаване на броя на интроните. Тази разлика многократно се приписва на надценяване по метода на RG [16, 17, 36, 37], а оценките на RG са наричани „драстични“ и „щедри“ [27, 28]. Обосновката за това заключение е, че ако значителен брой съвпадащи позиции на интрон представляват паралелно вмъкване, методът RG ясно ще надцени броя на предците на предците.

Използвахме всичките пет метода, за да възстановим еволюцията на интрона за текущия набор от данни. За разлика от предишното несъответствие, всички методи сега предоставят подобни оценки за броя на интроните в предшественика на животинските гъби. Доларовият анализ е много различен от останалите оценки за дълбоките възли в дървото. Методите Carmel и NYK показват най -забележителното съгласие, с по -малко от 2% разлика във всички възли, с изключение на предка на Opisthokont (3.3% разлика). Методите NYK и Csűrös също показват поразително съгласие, давайки оценки в рамките на 2% един от друг за 13 от 18 (нехемиаскомицетни) възли и до 10% за 17 от 18. Методът RG се съгласи с другите три метода с точност до 15% за всички възли, с изключение на шест, и е не повече от 30% по -висок от някой от другите методи за всеки възел, различен от възела Ascomycete. По-специално, трите възли, на които RG е сравнително най-висок за текущия набор от данни, са дълбоки възли близо до много дълги клони в това дърво. По този начин по -нататъшното таксономично вземане на проби вероятно ще доведе до по -добро съгласие дори на тези възли (виж по -долу). Броят на загубите и печалбите на интрони в COR по всеки клон също бяха оценени с помощта на четирите метода. Въпреки че абсолютният брой на очакваните загуби и печалби от интрон по всеки клон варира по-значително между методите, имаше поразително съгласие в относителната честота на загуба и печалба на интрон, с Csűrös (2.03 загуби на печалба), еволюционна реконструкция чрез максимизиране на очакванията (EREM 2.14) и NYK (2.12) почти идентични и RG само с 21% по -високи (2.66). Трябва да се отбележи, че общият изчислен брой печалби е много сходен, само с 19 повече печалби от RG, отколкото NYK. Резултатите за всички методи са дадени в Допълнителни файлове с данни 4 и 5.

Поразително е, че и четирите метода сега изчисляват, че предшественикът на гъбичките и животните е имал най-малко 70% толкова интрони, колкото гръбначните животни, 15% повече от изчисленото от Рой и Гилбърт и повече от два пъти повече от изчисленото преди това от Csűrös и NYK. По този начин изглежда, че предишната разлика в изчислената плътност на интрон в предшественика на животни-гъбички не се дължи на надценяване по метода RG, ​​а на 2,5-кратно подценяване от другите методи. Всъщност дори оценките на Рой и Гилбърт изглеждат консервативни [20].

Защо трябва да е така? Следвайки първоначалните автори [20], ние предполагаме, че този модел може да се дължи на непризнати различия в процентите на загуба на интрон в различните сайтове. Ясни разлики в скоростите на загуба на интрони между местата (тоест различни скорости на загуба за интрони в различни позиции по една и съща линия) са наблюдавани както в кратки [38, 39], и в дълги [40, 41] еволюционни времеви скали, обаче, три от четири метода не отчитат такива разлики в процента на загуби. Като се има предвид повтарящото се откритие на разлики в скоростта на загуба на интрони в различни проучвания, интересно е, че скорошната работа на Carmel и съавтори не откри значителни разлики в скоростите и че техният метод е толкова тясно свързан с констатациите на другите методи, описани тук . Очевидно е необходимо повече проучване на възможните разлики в скоростта на еволюция между сайтовете и тяхното въздействие върху настоящите методи.

Извършихме симулации на еволюция на интрони, които включват вариации в скоростта на загуба на интрони в различните сайтове и реконструирахме еволюцията на интронна загуба/усилване на всеки набор, използвайки четири от петте метода (Dollo, RG, Csűrös, EREM). Разгледахме случай от четири таксона, в който таксоните A и B са сестри, а таксоните C и D са сестри (Допълнителен файл с данни 2) и в който имаше 1 000 интрони в COR в общия предшественик и позволено да варира между загубите позиции на интрон (Фигура 6). В тези симулирани набори от данни не се допуска паралелно усилване.

Ефективност на методите Csűrös, RG, Dollo и на EREM за случая с четири таксони при промяна на степента на загуба на интрон със степен на загуба, дадена от стандартно гама разпределение с посочена алфа стойност, при която 30% или 70% от интроните се губят по всеки външен клон. Действителният брой на симулираните числа на предците е 1000, поради което методите Csűrös и Dollo подценяват плътността на предците във всички случаи. Съответната филогения е дадена в Допълнителен файл 2.

Има четири ясни наблюдения, всяко от които се отнася за всички набори от параметри. Първо, всички методи подценяват плътността на предците на предците. На второ място, за всеки набор от данни RG е най -близо до реалната стойност, последван от EREM, след това от Csűrös, след това от Dollo паритет. Трето, методите Csűrös и EREM последователно оценяват значителен брой паралелни вмъквания, въпреки че нито един не е включен в симулациите - тоест и двата метода надценяват паралелните вмъквания. Четвърто, тези тенденции обикновено се увеличават с общата дължина на клона. Изключение от това беше липсата на ясна зависимост на EREM от дължината на клона.

Заедно тези наблюдения предполагат следното обяснение за несъответствието между предишни и настоящи оценки. В предишните набори от данни [19] гъбите бяха представени само от S. pombe и S. cerevisiae, и двете от които са загубили по -голямата част от предците си (т.е. гъбният клон е бил много дълъг). При такива дълги условия на разклонение методът RG малко подценява плътността на предците на предците, докато другите методи значително подценяват плътността на интрона и надценяват паралелното вмъкване. В новия набор от данни включването на гъбични видове, които запазват много повече от предците си интрони, съкрати гъбичния клон, което доведе до сближаване на четирите метода за по-добри оценки (и по-малко или никакво надценяване на паралелната печалба от NYK и Csűrös).

Всъщност разликата между оценката на NYK за честотата на паралелно усилване между настоящите и предишните набори от данни е поразителна. Според метода на NYK за изчисляване на паралелни интронни вмъквания, нашият набор от данни показа много малко доказателства за паралелно усилване на интрони. Техният метод изчислява 93,08 общи паралелни печалби, така че само 2,2 % от 4228 споделени интрона се дължат на паралелно усилване. Това е много по-малко от предишната оценка, че 18,5% от споделените позиции в набора от данни на Рогозин се дължат на паралелни печалби. Това е въпреки факта, че общият брой на очакваните печалби от интрон, както и общият брой на очакваните печалби на kb, е бил по -висок в нашия набор от данни, отколкото в набора от данни на Рогозин. По този начин изглежда, че паралелните печалби са били надценени по -рано и като се има предвид почти идентичността на резултатите от метода Csűrös до NYK, същото вероятно е вярно и за метода на Csűrös.

Това намаляване на прогнозната честота на паралелни печалби е още по -фрапиращо предвид увеличения брой таксони в наборите от данни, което вероятно носи със себе си увеличен брой реални печалби и реални паралелни печалби, въпреки че последиците не са напълно ясни, като се има предвид, че видовете, присъстващи в текущия набор от данни, не са надмножество на видовете в предишния набор. Нашите симулации предполагат тук, че ще има изравнителни ефекти от по-голямо таксономично вземане на проби, с намаляване на надценяването на паралелните печалби поради ефекти на дълги клонове, съвпадащи с увеличаване на общия брой на истинските паралелни печалби. Намаляването на очакваната честота на паралелно усилване, наблюдавано тук, предполага, че понастоящем първият ефект доминира обаче, с по-добро и по-добро вземане на проби вторият ефект може да доминира в бъдещи набори от данни. Ще са необходими по-задълбочени симулационни изследвания, за да се разбере по-пълно този проблем.

Какво от другите възли на предците от ключов биологичен интерес, за които различните методи дават много различни оценки? Предишните оценки на трите метода, базирани на набора от данни на Рогозин, също се различават значително за предшественика на гъби-животни-растения и предшественика на двустранните. В предишния набор от данни и двамата предци бяха заобиколени от поне един много дълъг клон, което предполага, че всички методи може да са подценили плътността на интрона. Намирането на богати на интрони протостоми и апикомплексани би направило разрешаването на този проблем възможно в близко бъдеще. Този аргумент предполага, че интронната плътност е била много висока дори при много ранните предци на еукариотите.


Хората и гъбичките

Нашата вътреклетъчна структура и начинът, по който получаваме енергия.

Обяснение:

Има много разлики и много прилики между гъбичките и хората. В основната биология обаче можем да посочим два основни факта, които и двете имат общо в сравнение с други групи живи същества. Първият е нашата вътреклетъчна структура: присъстват гъбички и хора еукариотни клетки (като растения и протозои), които за разлика от бактериите имат мембрана, защитаваща ядрата им. Друга разлика е начинът, по който получаваме енергията си: и хората, и гъбите са такива хетеротрофни (за разлика от растенията, водораслите и някои бактерии и протозои). Това означава, че генерираме енергия, като консумираме елементи в екосистемите или просто като се храним с други организми, вместо да произвеждаме собствена храна, както правят растенията.

Гъбите са полезни за нас в продуктите, които произвеждат, но могат да бъдат и вредни за болестите, които причиняват.

Полезните гъбички могат да бъдат годни за консумация

  • Гъби Портабела
  • Гъби с капачка
  • Шитаке гъби
  • Там, където живея, хората търсят гъбички или сморчета

Полезните гъбички могат да произвеждат продукти, които можем да използваме

  • Маята кара хляба ни да втаса
  • Ферментацията създава бира, вина, други алкохолни напитки и етанол като добавка към бензин
  • Соев сос
  • Някои от миризливите сирена, които хората харесват

Гъбите са вредни, тъй като причиняват болести

  • Ръжди и петна по селскостопански култури и овощни градини
  • Кракът на атлет
  • Орална млечница
  • Гъбични инфекции

И накрая, една от най-важните роли на гъбичките, те са разложители в околната среда. Връщане на хранителни вещества в почвата, които са били свързани в тъканите на организма. кръговрата на живота


8.10: Как се хранят гъбите - Биология

Невероятно разнообразие от организми съставляват хранителната мрежа на почвата. Те варират по размер от най-малките едноклетъчни бактерии, водорасли, гъбички и протозои, до по-сложните нематоди и микро-членестоноги, до видимите земни червеи, насекоми, малки гръбначни животни и растения.

Тъй като тези организми се хранят, растат и се движат през почвата, те позволяват да има чиста вода, чист въздух, здрави растения и умерен воден поток.

Има много начини, по които почвената хранителна мрежа е неразделна част от ландшафтните процеси. Почвените организми разграждат органични съединения, включително оборски тор, растителни остатъци и пестициди, предотвратявайки навлизането им във вода и превръщането им в замърсители. Те отделят азот и други хранителни вещества, които в противен случай биха могли да навлязат в подпочвените води, и фиксират азота от атмосферата, което го прави достъпен за растенията. Много организми подобряват агрегацията и порьозността на почвата, като по този начин увеличават инфилтрацията и намаляват оттока. Почвените организми ловят вредители по културите и са храна за надземни животни.

Почвената среда. Организмите живеят в микромащабни среди в и между почвените частици.
Разликите на къси разстояния в pH, влага, размер на порите и видовете налична храна създават широк спектър от местообитания.
Кредит: S. Rose и E.T. Елиът

ХРАНЕНИЯТ УЕБ: ОРГАНИЗМИ И ТЕХНОТО ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

Почвената хранителна мрежа е общността от организми, които живеят целия или част от живота си в почвата. Диаграма на хранителната мрежа показва поредица от преобразувания (представени със стрелки) на енергия и хранителни вещества, докато един организъм яде друг (вижте диаграмата на хранителната мрежа).

Всички хранителни мрежи се захранват от първичните производители: растенията, лишеите, мъха, фотосинтетичните бактерии и водораслите, които използват слънчевата енергия за отстраняване на въглеродния диоксид от атмосферата. Повечето други почвени организми получават енергия и въглерод, като консумират органичните съединения, открити в растенията, други организми и отпадъчните странични продукти. A few bacteria, called chemoautotrophs, get energy from nitrogen, sulfur, or iron compounds rather than carbon compounds or the sun.

As organisms decompose complex materials, or consume other organisms, nutrients are converted from one form to another, and are made available to plants and to other soil organisms. All plants – grass, trees, shrubs, agricultural crops – depend on the food web for their nutrition.

WHAT DO SOIL ORGANISMS DO?

Growing and reproducing are the primary activities of all living organisms. As individual plants and soil organisms work to survive, they depend on interactions with each other. By-products from growing roots and plant residue feed soil organisms. In turn, soil organisms support plant health as they decompose organic matter, cycle nutrients, enhance soil structure, and control the populations of soil organisms including crop pests. (See table of functions of soil organisms.)

ORGANIC MATTER FUELS THE FOOD WEB

Soil organic matter is the storehouse for the energy and nutrients used by plants and other organisms. Bacteria, fungi, and other soil dwellers transform and release nutrients from organic matter (see photo).

Organic matter is many different kinds of compounds – some more useful to organisms than others. In general, soil organic matter is made of roughly equal parts humus and active organic matter. Active organic matter is the portion available to soil organisms. Bacteria tend to use simpler organic compounds, such as root exudates or fresh plant residue. Fungi tend to use more complex compounds, such as fibrous plant residues, wood and soil humus.

Intensive tillage triggers spurts of activity among bacteria and other organisms that consume organic matter (convert it to CO2), depleting the active fraction first. Practices that build soil organic matter (reduced tillage and regular additions of organic material) will raise the proportion of active organic matter long before increases in total organic matter can be measured. As soil organic matter levels rise, soil organisms play a role in its conversion to humus—a relatively stable form of carbon sequestered in soils for decades or even centuries.

FOOD SOURCES FOR SOIL ORGANISMS

“Soil organic matter” includes all the organic substances in or on the soil. Here are terms used to describe different types of organic matter.

Living organisms: Bacteria, fungi, nematodes, protozoa, earthworms, arthropods, and living roots.

Dead plant material organic material detritus surface residue: All these terms refer to plant, animal, or other organic substances that have recently been added to the soil and have only begun to show signs of decay. Detritivores are organisms that feed on such material.

Active fraction organic matter: Organic compounds that can be used as food by microorganisms. The active fraction changes more quickly than total organic matter in response to management changes.

Labile organic matter: Organic matter that is easily decomposed.

Root exudates: Soluble sugars, amino acids and other compounds secreted by roots.

Particulate organic matter (POM) or Light fraction (LF) organic matter: POM and LF have precise size and weight definitions. They are thought to represent the active fraction of organic matter which is more difficult to define. Because POM or LF is larger and lighter than other types of soil organic matter, they can be separated from soil by size (using a sieve) or by weight (using a centrifuge).

Lignin: A hard-to-degrade compound that is part of the fibers of older plants. Fungi can use the carbon ring structures in lignin as food.

Recalcitrant organic matter: Organic matter such as humus or lignin-containing material that few soil organisms can decompose.

Humus or humified organic matter: Complex organic compounds that remain after many organisms have used and transformed the original material. Humus is not readily decomposed because it is either physically protected inside of aggregates or chemically too complex to be used by most organisms. Humus is important in binding tiny soil aggregates, and improves water and nutrient holding capacity.

WHERE DO SOIL ORGANISMS LIVE?

The organisms of the food web are not uniformly distributed through the soil. Each species and group exists where they can find appropriate space, nutrients, and moisture. They occur wherever organic matter occurs – mostly in the top few inches of soil (see figure), although microbes have been found as deep as 10 miles (16 km) in oil wells.

Soil organisms are concentrated:

Around roots. The rhizosphere is the narrow region of soil directly around roots (see photo). It is teeming with bacteria that feed on sloughed-off plant cells and the proteins and sugars released by roots. The protozoa and nematodes that graze on bacteria are also concentrated near roots. Thus, much of the nutrient cycling and disease suppression needed by plants occurs immediately adjacent to roots.

Bacteria are abundant around this root tip (the rhizosphere) where they decompose the plentiful simple organic substances.
Credit: No. 53 from Комплект слайдове за микробиология и биохимия на почвата. 1976 J.P. Martin, et al., eds. SSSA, Madison WI.

In litter. Fungi are common decomposers of plant litter because litter has large amounts of complex, hard-to-decompose carbon. Fungal hyphae (fine filaments) can “pipe” nitrogen from the underlying soil to the litter layer. Bacteria cannot transport nitrogen over distances, giving fungi an advantage in litter decomposition, particularly when litter is not mixed into the soil profile. However, bacteria are abundant in the green litter of younger plants which is higher in nitrogen and simpler carbon compounds than the litter of older plants. Bacteria and fungi are able to access a larger surface area of plant residue after shredder organisms such as earthworms, leaf-eating insects, millipedes, and other arthropods break up the litter into smaller chunks.

On humus. Fungi are common here. Much organic matter in the soil has already been decomposed many times by bacteria and fungi, and/or passed through the guts of earthworms or arthropods. The resulting humic compounds are complex and have little available nitrogen. Only fungi make some of the enzymes needed to degrade the complex compounds in humus.

On the surface of soil aggregates. Biological activity, in particular that of aerobic bacteria and fungi, is greater near the surfaces of soil aggregates than within aggregates. Within large aggregates, processes that do not require oxygen, such as denitrification, can occur. Many aggregates are actually the fecal pellets of earthworms and other invertebrates.

In spaces between soil aggregates. Those arthropods and nematodes that cannot burrow through soil move in the pores between soil aggregates. Organisms that are sensitive to desiccation, such as protozoa and many nematodes, live in water-filled pores. (See Figure page 1.)

WHEN ARE THEY ACTIVE?

The activity of soil organisms follows seasonal patterns, as well as daily patterns. In temperate systems, the greatest activity occurs in late spring when temperature and moisture conditions are optimal for growth (see graph). However, certain species are most active in the winter, others during dry periods, and still others in flooded conditions.

Not all organisms are active at a particular time. Even during periods of high activity, only a fraction of the organisms are busily eating, respiring, and altering their environment. The remaining portion are barely active or even dormant.

Many different organisms are active at different times, and interact with one another, with plants, and with the soil. The combined result is a number of beneficial functions including nutrient cycling, moderated water flow, and pest control.

THE IMPORTANCE OF THE SOIL FOOD WEB

The living component of soil, the food web, is complex and has different compositions in different ecosystems. Management of croplands, rangelands, forestlands, and gardens benefits from and affects the food web. The next unit of the Soil Biology Primer, “The Food Web & Soil Health,” introduces the relationship of soil biology to agricultural productivity, biodiversity, carbon sequestration and to air and water quality. The remaining six units of the Soil Biology Primer describe the major groups of soil organisms: bacteria, fungi, protozoa, nematodes, arthropods, and earthworms. For more information about the diversity within each organism group, see the list of readings at the end of “The Food Web & Soil Health” unit.


Препратки

Fisher MC, Henk DA, Briggs CJ, Brownstein JS, Madoff LC, McCraw SL, Gurr SJ: Emerging fungal threats to animal, plant and ecosystem health. Природата 2012, 484: 186–194. 10.1038/nature10947

Brown GD, Denning DW, Gow NAR, Levitz SM, Netea MG, White TC: Hidden killers: human fungal infections. Sci Transl Med 2012, 4: 165rv113. 10.1126/scitranslmed.3004404

Petersen JH: The Kingdom of Fungi. Princeton University Press, Princeton, USA 2013.

Smith ML, Bruhn JN, Anderson JB: Гъбата Armillaria bulbosa is among the largest and oldest living organisms. Природата 1992, 356: 428–431. 10.1038/356428a0

Blackwell M: The fungi: 1, 2, 3 … 5.1 million species? Am J Bot 2011, 98: 426–438. 10.3732/ajb.1000298

Jensen LJ, Saric J, Bork P: Literature mining for the biologist: from information retrieval to biological discovery. Nat Rev Genet 2006, 7: 119–129. 10.1038/nrg1768

Laakso M, Welling P, Bukvova H, Nyman L, Björk B-C, Hedlund T: The development of open access journal publishing from 1993 to 2009. PLoS One 2011, 6: e20961. 10.1371/journal.pone.0020961

Archambault E, Amyot D, Deschamps P, Nicol A, Rebout L, Roberge G: Proportion of Open Access Peer-Reviewed Papers at the European and World Levels–2004–2011. Science-Metrix Inc, Montreal, Canada 2013.

Bohannon J: Who’s afraid of peer review? Наука 2013, 342: 60–65. 10.1126/science.342.6154.60

Scazzocchio C: Fungal biology in the post-genomic era. Fungal Biol Biotechnol 2014, 1: 7. 10.1186/s40694-014-0007-6


Predatory fungi are listening for worms, then devouring prey

For over 25 years, Paul Sternberg has been studying worms -- how they develop, why they sleep, and, more recently, how they communicate. Now, he has flipped the script a bit by taking a closer look at how predatory fungi may be tapping into worm conversations to gain clues about their whereabouts.

Nematodes, Sternberg's primary worm interest, are found in nearly every corner of the world and are one of the most abundant animals on the planet. Unsurprisingly, they have natural enemies, including numerous types of carnivorous fungi that build traps to catch their prey. Curious to see how nematophagous fungi might sense that a meal is present without the sensory organs -- like eyes or noses -- that most predators use, Sternberg and Yen-Ping Hsueh, a postdoctoral scholar in biology at Caltech, started with a familiar tool: ascarosides. These are the chemical cues that nematodes use to "talk" to one another.

"If we think about it from an evolutionary perspective, whatever the worms are making that can be sensed by the nematophagous fungi must be very important to the worm -- otherwise, it's not worth the risk," explains Hsueh. "I thought that ascarosides perfectly fit this hypothesis."

In order to test their idea, the team first evaluated whether different ascarosides caused one of the most common nematode-trapping fungi species to start making a trap. Indeed, it responded by building sticky, web-like nets called adhesive networks, but only when it was nutrient-deprived. It takes a lot of energy for the fungi to build a trap, so they'll only do it if they are hungry and they sense that prey is nearby. Moreover, this ascaroside-induced response is conserved in three other closely related species. But, the researchers say, each of the four fungal species responded to different sets of ascarosides.

"This fits with the idea that different types of predators might encounter different types of prey in nature, and also raises the possibility that fungi could 'read' the different dialects of each worm type," says Sternberg. "What's cool is that we've shown the ability for a predator to eavesdrop on essential prey communication. The worms have to talk to each other using these chemicals, and the predator is listening in on it -- that's how it knows the worms are there."

Sternberg and Hsueh also tested a second type of fungus that uses a constricting ring to trap the worms, but it did not respond to the ascarosides. However, the team says that because they only tested a handful of the chemical cues, it's possible that they simply did not test the right ones for that type of fungus.

"Next, the focus is to really study the molecular mechanism in the fungi -- how does a fungus sense the ascarosides, and what are the downstream pathways that induce the trap formation," says Hsueh. "We are also interested in evolutionary question of why we see this ascaroside sensing in some types of fungi but not others."

In the long run, their findings may help improve methods for pest management. Some of these fungi are used for biocontrol to try and keep nematodes away from certain plant roots. Knowing more about what stimulates the organisms to make traps might allow for the development of better biocontrol preparations, says Sternberg.

The full results of Sternberg and Hsueh's study can be found in the paper, "Nematode-trapping fungi eavesdrop on nematode pheromones," published in the journal Актуална биология.


Fungi: Life History and Ecology

As part of their life cycle, fungi produce spores. In this electron micrograph of a mushroom gill, the four spores produced by meiosis (seen in the center of this picture) are carried on a clublike спорангий (visible to the left and right). From these spores, haploid хифи grow and ramify, and may give rise to asexual sporangia, special hyphae which produce spores without meiosis.

The sexual phase is begun when haploid hyphae from two different fungal organisms meet and fuse. When this occurs, the cytoplasm from the two cells fuses, but the nuclei remain separate and distinct. The single hypha produced by fusion typically has two nuclei per "cell", and is known as a dikaryon, meaning "two nuclei". The dikaryon may live and grow for years, and some are thought to be many centuries old. Eventually, the dikaryon forms sexual sporangia in which the nuclei fuse into one, which then undergoes meiosis to form haploid spores, and the cycle is repeated.

Some fungi, especially the chytrids and zygomycetes, have a life cycle more like that found in many protists. The organism is haploid, and has no diploid phase, except for the sexual sporangium. A number of fungi have lost the capacity for sexual reproduction, and reproduce by asexual spores or by vegetative growth only. These fungi are referred to as Fungi Imperfecti, and include, among other members, the athlete's foot and the fungus in bleu cheese. Other fungi, such as the yeasts, primarily reproduce through asexual делене, или от fragmentation -- breaking apart, with each of the pieces growing into a new organism.

Fungi are heterotrophic.

Fungi are not able to ingest their food like animals do, nor can they manufacture their own food the way plants do. Instead, fungi feed by абсорбция of nutrients from the environment around them. They accomplish this by growing through and within the субстрат on which they are feeding. Numerous hyphae network through the wood, cheese, soil, or flesh from which they are growing. The hyphae secrete digestive enzymes which break down the substrate, making it easier for the fungus to absorb the nutrients which the substrate contains.

This filamentous growth means that the fungus is in intimate contact with its surroundings it has a very large surface area compared to its volume. While this makes diffusion of nutrients into the hyphae easier, it also makes the fungus susceptible to dessication and ion imbalance. But usually this is not a problem, since the fungus is growing within a moist substrate.

Most fungi are сапрофити, feeding on dead or decaying material. This helps to remove leaf litter and other debris that would otherwise accumulate on the ground. Nutrients absorbed by the fungus then become available for other organisms which may eat fungi. A very few fungi actively capture prey, such as Arthrobotrys which snares nematodes on which it feeds. Много гъби са parastitic, feeding on living organisms without killing them. Ergot, corn smut, Dutch elm disease, and ringworm are all diseases caused by parasitic fungi.

Mycorrhizae are a symbiotic relationship between fungi and plants.

Most plants rely on a symbiotic fungus to aid them in acquiring water and nutrients from the soil. The specialized roots which the plants grow and the fungus which inhabits them are together known as mycorrhizae, or "fungal roots". The fungus, with its large surface area, is able to soak up water and nutrients over a large area and provide them to the plant. In return, the plant provides energy-rich sugars manufactured through photosynthesis. Examples of mycorrhizal fungi include truffles and Auricularia, the mushroom which flavors sweet-and-sour soup.

In some cases, such as the vanilla orchid and many other orchids, the young plant cannot establish itself at all without the aid of its fungal partner. In liverworts, mosses, lycophytes, ferns, conifers, and flowering plants, fungi form a symbiotic relationship with the plant. Because mycorrhizal associations are found in so many plants, it is thought that they may have been an essential element in the transition of plants onto the land.

More information on one ecologically and economically important group of fungi, the Uredinales or rust fungi, is available through the Arthur Herbarium at Purdue University.


Гледай видеото: ГЪБИ ШИЙТАКЕ - ферма за био гъби шийтаке! (Февруари 2023).