Многие грибы образуют симбиотические связи с растениями, от которых, выиграют оба партнера. Двумя наиболее важными примерами являются лишайники и микоризы.
Лишайники - это тесное сообщество между двумя организмами - партнером по фотосинтезу (зеленая водоросль или цианобактерия) и грибком, которые вместе создают таллус, способный противостоять самым неблагоприятным условиям окружающей среды на Земле. Как правило, грибок защищает фотосинтетические клетки, а также поглощает минеральные питательные вещества из окружающей среды, в то время как партнер по фотосинтезу снабжает грибок углеродными питательными веществами.
В мире насчитывается около 13 500 видов лишайников, которые играют важную роль первопроходцев в качестве колонизаторов мест обитания, где не могут расти другие организмы, включая скальные поверхности и неустойчивые аридные минеральные почвы.
Микоризы - это сообщества между грибами и корнями или другими подземными органами растений. Существует множество видов микоризных грибов, которые развиваются независимо друг от друга и выполняют различные функции. Почти во всех случаях эти грибы зависят от растений в обеспечении углеродными питательными веществами, в то время как растения зависят от грибов в обеспечении минеральными питательными веществами (фосфор, азот) из почвы.
Фосфор часто является критическим ограничивающим фактором роста растений, поскольку почвенные фосфаты быстро образуют нерастворимые комплексы с органическими веществами или с двухвалентными катионами (Ca2+ , Mg2+ ) и не могут легко поглощаться корнями растений.
Микоризные грибы помогают решить эту проблему, обеспечивая обширную гифальную сеть для улавливания минеральных питательных веществ и их транспортировки обратно к корням. Однако некоторые другие микоризные грибы играют совсем иную роль. Орхидеи и некоторые не фотосинтетические растения полностью зависят от грибов в течение всей или части жизни, потому что растение питается сахарами, получаемыми от почвенного грибка.
Лишайники и микоризы - не единственные примеры симбиоза. В последние годы было обнаружено, что многие растения обладают бессимптомными эндофитными грибами в стенках растений или межклеточных пространствах. Эти грибы, не вредят растениям. Вместо этого они могут быть полезны, так как помогают активизировать гены защиты растений и вырабатывать антикормовые соединения насекомых, такие как алкалоиды спорыньи. Но это обоюдоострый меч, потому что токсины могут нанести серьезный ущерб пасущимся животным, таким как лошади, крупный рогатый скот и овцы.
Грибковые патогены человека
В отличие от многих грибковых паразитов растений, существует лишь около 200 грибов, заражающих человека или других теплокровных животных. На самом деле, люди обладают высокой степенью врожденного иммунитета к грибам, за исключением дерматофитных грибов, которые обычно вызывают инфекции кожи, ногтей и волос.
Однако ситуация резко меняется, когда иммунная система находится под угрозой, и это становится обычным делом для пациентов со СПИДом, пациентов с трансплантацией, чья иммунная система целенаправленно подавляется; пациентов, страдающих раком или прогрессирующим диабетом, и пациентов, проходящих длительную кортикостероидную терапию. В любом из этих случаев существует значительный риск заражения грибами, не представляющими серьезной угрозы здоровью людей. Например, широко распространенный и чрезвычайно распространенный воздушно-капельный грибок Aspergillus fumigatus обычно растет на композитах и в почве, но он стал одним из самых значительных инвазивных грибов в глубоких хирургических процедурах, его выживаемость может достигать 30%.
Многие другие грибы, которые могут расти при 37°C, имеют споры, достаточно маленькие, чтобы попасть в легкие и достичь альвеол. Эти грибы были практически неизвестны до недавнего времени, но в настоящее время они являются чрезвычайно распространенными причинами инфекции среди пациентов с иммунодефицитом.
Например, грибоподобный организм Pneumocystis jiroveci (ранее известный как P. carinii) обычно вызывает пневмонию у пациентов, инфицированных вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). Наступление этого заболевания у пациентов с ВИЧ рассматривается как один из определяющих симптомов. Лишь горстка противогрибковых препаратов помогает при лечении основных микозов человека, и большинство из них необходимо принимать в малых дозах в течение длительного времени, чтобы избежать чрезмерной токсичности.
Грибковые сапрофиты
Сапротрофы (сапрофиты) - это организмы, питающиеся мертвым органическим веществом (сапро - смерть; трофей - питание). Грибы играют важную роль в этом отношении, потому что они производят широкий спектр ферментов, которые разрушают такие сложные полимеры, как крахмал, целлюлоза, белки, хитин, авиакеросин, кератин и даже самые сложные лигнифицированные материалы, такие как дерево. На самом деле, существует мало природных органических соединений, которые не могут быть разложены теми или иными грибами. Одним из немногих исключений является спирополленин, высокостойкий полимер, встречающийся в стенках пыльцевых зерен.
Грибы особенно важны при разложении целлюлозы, которая составляет около 40% материала растительных клеточных стенок и является наиболее распространенным природным полимером на Земле. Пастбищные животные (жвачные) также потребляют значительное количество целлюлозы, но она расщепляется в рубце (по сути, это большой анаэробный бродильный сосуд), и считается, что грибки рубца играют значительную роль в процессе разложения. Разложение полимеров на грибы тесно связано с гифальным ростом, который обеспечивает как проникающую способность, так и скоординированное высвобождение внеклеточных ферментов и последующую реабсорбцию продуктов ферментативного распада.
Но различные грибы хорошо разбираются в разложении различных типов полимеров, поэтому грибковые сапротрофы часто растут в сложных смешанных сообществах, отражающих их различные ферментные возможности. Хотя грибы - разлагатели играют важную роль в рециклинге основных питательных веществ, они также могут быть существенными агентами порчи.
Они используют растворимые целлюлозные гели, которые используются в качестве стабилизаторов в эмульсионных красках или обойных пастах. К таким распространенным грибам относятся виды Alternaria, Cladosporium и Sydowia polyspora (ранее известные как Aureobasidium pullulans), которые обесцвечивают стены из-за темно-пигментированных гиф и спор. Однако их естественной средой обитания является поверхность листьев или разлагающиеся стеблевые ткани растений, и они встречаются в зданиях только потому, что они находят условия, схожие с теми, которые существуют в их естественной среде обитания.
В настоящее время органы общественного здравоохранения уделяют все больше внимания безопасности на рабочем месте, и в частности потенциальной роли грибов в "синдроме больного здания". Условия в недостаточно вентилируемых зданиях, безусловно, могут способствовать росту плесени, в том числе Stachybotrys chartarum, еще одной распространенной сажевой плесени.
Некоторые сапротрофические грибы представляют серьезную угрозу благополучию человека и животных, поскольку они выращиваются на складских продовольственных товарах и вырабатывают микотоксины. Это разнообразные вторичные метаболиты грибов, часто встречающиеся в ненадлежащим образом хранящихся материалах. Например, афлатоксины обычно производятся в арахисовой и хлопковой муке. Они относятся к наиболее сильнодействующим канцерогенным веществам. Аналогичным образом, токсины, вырабатываемые некоторыми видами Fusarium для зерновых культур, являются причиной рака пищевода в Африке и рака почек.
