Грибы представляют собой уникальную группу организмов, отличающуюся от всех остальных по своему поведению и клеточной организации. Грибы также обладают огромным спектром деятельности - как патогены сельскохозяйственных растений или людей, как организмы-разлагатели, как экспериментальные "модельные организмы" для изучения генетики и клеточной биологии, а также как производители многих важных метаболитов.
Уникальность грибов заключается в том, что они имеют статус королевства, эквивалентный растительному и животному. Таким образом, грибы представляют собой одну из трех основных эволюционных ветвей многоклеточных организмов.
Что касается биоразнообразия, то, по оценкам, на сегодняшний день насчитывается не менее 1,5 миллиона различных видов грибов, но только около 75 000 видов (5% от их общего числа) были описаны. Для сравнения, по оценкам, насчитывается 4,9 миллиона видов членистоногих и около 420 000 семян растений. Если оценка численности грибковых видов хотя бы отдаленно точна, то нам еще многое предстоит узнать, потому что даже известные нам грибы играют важную роль.
Значение и влияние грибов.
- Грибы являются наиболее важными причинами болезней сельскохозяйственных культур, ежегодно приносящих ущерб на миллиарды долларов США, и периодических опустошительных эпидемий различных заболеваний.
- Грибы являются основными разлагателями и рециклистами органических веществ, в том числе целлюлозы и древесины, разрушающихся под воздействием специализированных ферментных систем, уникальных для грибов.
- Грибы производят некоторые из наиболее токсичных метаболитов, в том числе афлатоксины канцерогенные и другие микотоксины, содержащиеся в продуктах питания человека и кормах для животных.
- С развитием синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД) и возрастанием роли трансплантологии грибы становятся одной из наиболее значимых причин смерти пациентов с ослабленным иммунитетом и иммуносупрессией. Грибковые заболевания, которые когда-то были крайне редкими, сегодня стали обычным явлением в этом секторе населения.
- Грибы имеют широкий спектр биохимических свойств, которые используются в коммерческих целях, а именно производство антибиотиков (например, пенициллинов), стероидов (для контрацептивов), циклоспоринов (используемых в качестве иммуносупрессантов в трансплантологии) и ферментов для пищевой промышленности и производства безалкогольных напитков.
- Грибы являются основным источником пищи. Они используются для производства хлеба, грибов, нескольких традиционных ферментированных продуктов питания, для производства микопротеина Quorn™, который сейчас широко продается в супермаркетах и является единственным оставшимся в живых участником многих "одноклеточных белковых" предприятий конца 1900-х годов, и, конечно же, для производства алкогольных напитков.
- Грибы могут быть использованы в качестве "клеточных заводов" для производства гетерологических (чужеродных) генетических продуктов. Первая генно-инженерная вакцина, одобренная для использования человеком, была создана путем введения гена поверхностного антигена гепатита В в геном дрожжей (Saccharomyces cerevisiae). Таким образом, антиген может вырабатываться и экспортироваться из клеток, а затем очищаться от растительной среды.
- В настоящее время определены последовательности геномов нескольких грибов, и в ряде случаев гены грибов признаны гомологичными (эквивалентными) генам человека. Таким образом, грибы могут быть использованы для исследования многих фундаментальных клеточно-биологических процессов, включая контроль деления и дифференцировки клеток, имеющих отношение к биомедицинским исследованиям.
- Грибы все чаще используются в качестве коммерческих биологических средств борьбы с насекомыми-вредителями, нематодами и патогенными грибами растений, предоставляя альтернативу химическим пестицидам для борьбы с насекомыми-вредителями.
Существуют три группы - бактерии, архея и эукариоты - называются доменами, и различия между ними сопровождаются множеством различий в клеточном строении и физиологии.
Под уровнем доменов все еще существует неопределенность в отношении таксономических рангов, которые должны присваиваться организмам. Растения, животные и грибы почти повсеместно рассматриваются как отдельные царства. Но, возможно, этот статус может также относиться ко многим царствам бактерий, особенно к огромному царству протеобактерий, которое включает в себя большинство грамотрицательных бактерий.
Многие отдельные группы одноклеточных эукариот (амёбы, слизи, жгутики и т.д.) также следует рассматривать как царства, исходя из их видимого долгосрочного разделения, судя по последовательности РДНК.
Основные многоклеточные организмы - животные, растения и грибы - образуют скопление на самой вершине домена Евкарии, поэтому их часто называют "коронными эукариотами". Интересная особенность этих групп состоит в том, что они, расходились друг с другом примерно в одно и то же время, а затем прошли через масштабное, быстрое расширение и диверсификацию.
Время, когда это произошло примерно полмиллиарда лет назад, совпадает с периодом, когда поверхность суши была заселена примитивными растениями, такими как мхи и лишайники, и когда существовало только три крупных континентальных массива суши:
- земельный массив, включающий современную Северную Америку и Европу, расположенный вблизи экватора;
- часть современной Сибири в направлении севера;
- земельный массив, состоящий из современной Южной Америки, Африки, Антарктиды, Индии и Австралии в Южном полушарии.
В настоящее время самые ранние ископаемые следы грибов относятся к ордовикскому периоду, от 460 до 455 миллионов лет назад, но почти точно известно, что водные грибы существовали бы до этого времени, возможно, около 1 миллиарда лет назад.
Широко известно, что цитридиомикота относится к древнейшим из ныне известных грибов, не в последнюю очередь потому, что имеет подвижные жгутиковые клетки, указывающие на их зависимость от свободной воды. Напротив, в девонский период (417-354 млн. лет назад) имеются многочисленные свидетельства существования ископаемых грибов, связанных с примитивными наземными растениями.
Представители нескольких основных групп грибов были обнаружены на месторождениях Райни в Абердиншире (Шотландия), представляющих девонскую эпоху. Первые ископаемые грибы месторождений Rhynie хорошо сохранились и, что интересно, встречаются в тесной связи с подземными органами ранних наземных растений.
Эти ранние земные грибы, принадлежащие к новой группе - гломеромикоте, поразительно похожи на микоризальные грибы, обитающие в округлых мышцах и образующие колонии на корнях почти 80% современных наземных растений. Таким образом, эти грибы развивались вместе с ранними наземными растениями, и их гифы могли бы способствовать поглощению минеральных питательных веществ и воды из почвы, как это происходит сегодня.
В настоящее время имеются убедительные доказательства того, что грибы более тесно связаны с животными, чем с растениями.
Грибы развивались как ранняя ветвь от животного происхождения, и обе группы, вероятно, имеют общее происхождение в одном из простых одноклеточных эукариот. В настоящее время считается, что наиболее вероятным общим предком как грибкового, так и животного царств является простейший из группы хоанофлагеллятов, также известной как воротник-флагеллят. Они напоминают как самую раннюю ветвь животных (губки), так и самую раннюю ветвь грибов (хитриды).