Грибы - реферат

Царство Грибы

Общая характеристика. Грибы -- царство живых организмов, которые сочетают в себе признаки растений и животных.

С растениями их сближает^-. 1) наличие хорошо выраженной клеточной стенки; 2) неподвижность в вегетативном состоянии; 3) размножение спорами; 4) способность к синтезу витаминов; 5) поглощение пищи путем всасывания (адсорбции). Общим с животными является: 1) гетеротрофность; 2) наличие в составе клеточной стенки хитина, характерного для наружного скелета членистоногих; 3) отсутствие в клетках хлоропластов и фотосинтезирующих пигментов; 4) накопление гликогена как запасного вещества; 5) образование и выделение продукта метаболизма -- мочевины. Эти особенности строения и жизнедеятельности грибов позволяют считать их одной их самых древних групп эукариотных организмов, не имеющих прямой эволюционной связи с растениями, как считалось ранее. Грибы и растения возникли независимо от разных форм микроорганизмов, обитавших в воде.

Известно более 100 тыс. видов грибов, причем предполагается, что реальное число их значительно больше -- 250--300 тыс. и более. В мире ежегодно описывают более тысячи новых видов. Подавляющее большинство их обитает на суше, причем встречаются они практически повсеместно, где может существовать жизнь. Подсчитано, что в лесной подстилке 78--90% биомассы всех микроорганизмов приходится на долю грибной массы (примерно 5 т/га).

Строение грибов. Вегетативное тело подавляющего большинства видов грибов -- это мицелий, или грибница, состоящая из тонких бесцветных (иногда слегка окрашенных) нитей, или гиф, с неограниченным ростом и боковым ветвлением.

Мицелий обычно дифференцируется на две функционально различные части: субстратный, служащий для прикрепления к субстрату, поглощения и транспортировки воды и растворенных в ней веществ, и воздушный, поднимающийся над субстратом и образующий органы размножения.

В процессе приспособления к различным наземным условиям обитания у грибов возникают многочисленные видоизменения мицелия: это склероции, столоны, ризоиды, ризоморфы, ап-прессории, гаустории и др. Например, с помощью столонов -- воздушных дугообразных гиф -- гриб быстро распространяется по субстрату. Столоны прикрепляются к субстрату ризоидами. Функцию прикрепления выполняют и аппрессории, имеющие вид плоских утолщений на ветках гиф. Гаустории, характерные для грибов-паразитов, представляют собой специальные выросты мицелия, проникающие в клетки хозяина и поглощающие из них питательные вещества.

Размножение. Грибы размножаются бесполым и половым спосабами. Бесполое размножение происходит частями мицелия или отдельными клетками, которые дают начало новому мицелию. Дрожжевые грибы размножаются почкованием.

Бесполое размножение может осуществляться также посредством эндо- и экзогенных спор. Эндогенные споры образуются внутри специализированных клеток -- в спорангиях. Экзогенные споры, или конидии, возникают открыто на концах особых специализированных выростов мицелия, называемых конидиеносцами. Попав в благоприятные условия, спора прорастает, и из нее формируется новый мицелий.

Половое размножение у грибов особенно многообразно. У некоторых групп грибов половой процесс происходит путем слияния содержимого двух клеток на концах гиф. У сумчатых грибов при этом наблюдается слияние содержимого антеридия и женского органа полового размножения (архегония), не дифференцированного на гаметы, а у базидиальных грибов -- слияние содержимого двух вегетативных клеток, при котором между ними часто образуются выросты, или анастомозы.

Питание. По способу питания различают две основные группы грибов: сапротрофы и симбионты. Для последних характерны паразитизм и мутуализм.

К сапротрофам относится большинство шляпочных и плесневых грибов, а также дрожжи. Особенностью сапротрофных грибов является то, что отдельный гриб может за сутки образовать мицелий суммарной длиной гиф более километра. (Длина грибных гиф в 1 г сухой почвы лиственного леса составляет около 400 м, а в 1 г гумуса [под подстилкой] 4--8 км.)Такой быстрый рост и нитчатое строение мицелия обусловливает особый тип взаимоотношений грибов с окружающей средой, не характерный для других групп эукариотных организмов. Обширная система ветвящихся гиф позволяет им тесно контактировать с субстратом. Почти все клетки мицелия отделены от субстрата лишь тонкой клеточной стенкой. Пищеварительные ферменты, выделяемые грибами, очень быстро воздействуют на материал субстрата и способствуют его частичному перевариванию вне грибной клетки. Такой полупереваренный материал затем всасывается всей поверхностью клетки.

Шляпочные грибы живут на богатой перегноем лесной почве, на полях и лугах, встречаются на гниющей древесине (опенок летний и зимний, вешенки).

В процессе их развития на мицелии формируются органы спо-роношения -- плодовые тела, состоящие из ножки и шляпки. Ножка и шляпка образованы плотными пучками гиф. В шляпке можно различить два слоя: плотный верхний, часто окрашенный, покрытый кожицей, и нижний. У одних грибов -- пластинчатых -- нижний слой шляпки состоит из радиально расположенных пластинок (у сыроежек, груздей, шампиньонов, бледной поганки). У белого гриба, подберезовика, подосиновика, масленка он состоит из многочисленных трубочек, поэтому их называют трубчатыми. На пластинках, в трубочках, а у некоторых представителей на шипиках или иголочках образуются десятки миллионов спор. После созревания они высыпаются на почву, разносятся ветром, водой, насекомыми и другими животными, что способствует широкому распространению грибов.

Среди шляпочных грибов есть как съедобные, так и ядовитые. Наиболее ценные съедобные грибы, широко встречающиеся в лесах Беларуси и России, -- белый, рыжик, груздь настоящий, подберезовик, подосиновик, масленок, шампиньон.

Ядовитые грибы, такие как бледная поганка, многие мухоморы, некоторые виды грибов-зонтиков, говорушек, рядовок и др., уже попадая в пищу, могут вызывать серьезные, а иногда и смертельные отравления. Следует помнить, что белки грибов довольно быстро расщепляются с образованием ядовитых азотистых соединений, поэтому отравление может быть вызвано и неядовитыми, но несвежими грибами.

Плесневые грибы (рис. 6.1) развиваются сапротрофно в почве, на увлажненных продуктах, плодах и овощах, на животных и растительных остатках, образуя пушистые или паутинистые налеты (плесень) серого, зеленого, черного, сизого цвета. Плесневые грибы встречаются среди зигомицетов (например, мукор), сумчатых и несовершенных грибов. Среди плесневых грибов бывают и паразитические виды, которые вызывают болезни человека и животных (аспергиллез, бластомикоз, пневмомикоз) и растений (альтернариоз, фузариоз и др.).

Известным представителем плесневых грибов является пени-цилл. Его мицелий состоит из разветвленных нитей, разделенных перегородками на клетки, а спороношение напоминает кисть, отсюда и его название «кистевик» (см. рис. 6.1) На концах разветвленных конидиеносцев образуются цепочки конидий, с помощью которых пеницилл размножается. Этот гриб встречается в виде плесени (зеленого, сизого, голубого цвета) на почве и продуктах растительного происхождения (на плодах, овощах, варенье, томатной пасте и др.). Некоторые виды пеницилла используются для приготовления пенициллина-- одного из наиболее известных антибиотиков.

Дрожжи не имеют мицелия и представляют собой неподвижные клетки овальной формы размером 2--10 мкм (рис. 6.2). Размножаются дрожжи почкованием или делением. У них наблюдается и половой процесс, протекающий в виде копуляции двух клеток. Образовавшаяся при этом зигота превращается в сумку с А--8 спорами.

Предполагают, что дрожжи произошли от многоклеточных предков. Упрощение их организации произошло в связи с обитанием в жидких сахаристых средах.

Наибольшее практическое значение имеют пекарские дрожжи, представленные несколькими сотнями рас -- винными, пивными, хлебопекарными и др. Они применяются в пивоварении, хлебопечении, производстве спирта. Винные дрожжи встречаются в природе на поверхности плодов (например, винограда), в нектаре цветков, в истечениях деревьев и используются в виноделии.

Грибы-паразиты поражают преимущественно растения, что приводит к снижению урожайности многих культур, значительному ущербу сельскохозяйственного производства. У большинства фитопатогенных грибов мицелий развивается внутри тканей корня, стебля, листа и плода, у некоторых (например, муч-нисторосяных) -- на поверхности органов растения.

Мучнисторосяные грибы поражают сотни видов культурных и дикорастущих растений. На поверхности пораженных органов развивается белый, позднее темнеющий мицелий. На мицелии через несколько дней после заражения развивается конидиальная стадия--конидиеносцы с цепочками конидий. В это время пораженные органы растений покрыты мучнистым налетом конидий (отсюда название заболевания -- «мучнистая роса»).

Мучнисторосяные грибы -- опасные паразиты пшеницы, ржи, люпина, виноградной лозы, сеянцев дуба, крыжовника и многих других растений.

Спорыньевые грибы паразитируют на сотнях видов культурных и дикорастущих злаков и осок. К моменту созревания зерна в колосе на месте пораженной завязи пестика мицелий уплотняется и превращается в склероции, которые зимуют в почве или зернохранилище, а весной прорастают. Практический ущерб, приносимый спорыньей, проявляется в токсическом действии алкалоидов, содержащихся в склероциях. Склероции, попавшие после размола в муку, могут вызывать тяжелые заболевания (токсикозы) у людей, выражающиеся в виде конвульсий («злые корчи») или в гангренозной форме («антонов огонь»). Алкалоиды спорыньи широко применяют в медицине для лечения сердечнососудистых и нервных заболеваний, в акушерстве и гинекологии.

На однодольных и двудольных растениях часто паразитируют головневые и ржавчинные грибы. Известны и многие другие заболевания растений, вызываемые грибами-паразитами: парша плодовых деревьев, плодовая гниль (монилиоз) яблони и груши, фузариоз льна, аскохитоз гороха и др.

Трутовые грибы наносят большой вред лесному хозяйству. Споры трутовиков попадают на раны в коре деревьев, где прорастают в мицелий, который проникает в древесину и питается органическими веществами ее клеток. Через несколько лет после заражения на стволе образуются обычно копытообразные плодовые тела. Многолетние деревянистые плодовые тела трутовиков иногда достигают гигантских размеров -- 0,5-- 1 м в диаметре. На нижней стороне плодового тела в мелких трубочках или на складках созревают споры, которые высыпаются и, попав на поврежденные стволы деревьев, заражают их.

Около тысячи видов грибов паразитируют также на животных и человеке, вызывая различные заболевания кожи, ногтей, волос (бластомикозы, молочница, стригущий лишай и др.).

Грибы часто связаны мутуалистически с высшими растениями, водорослями, цианобактериями, реже с животными. Примером мутуализма могут быть лишайники, микориза. Микориза -- это взаимовыгодное сожительство гриба с корнями высших растений. При этом мицелий гриба оплетает корни растений и проникает только под эпидермис или в клетки паренхимы корня. Микоризный гриб увеличивает всасывающую поверхность корня в 10--14 раз, лучше поглощает фосфор, выделяет витамины и ростовые вещества, которые стимулируют развитие корня. От высшего растения гриб получает безазотистые соединения, кислород и корневые выделения, способствующие прорастанию спор. Микориза обнаружена у большинства растений.

Значение грибов в биосфере и народном хозяйстве. Грибы наряду с бактериями играют важную роль в общем круговороте веществ в биосфере. Разлагая с помощью ферментов органические вещества до простых неорганических соединений, они делают их доступными для автотрофных организмов, участвуют в образовании плодородного слоя почвы -- гумуса, выполняют большую санитарную работу по очищению среды.

Грибы широко используются в народном хозяйстве для получения кормового белка, лимонной кислоты, ферментов, витаминов, антибиотиков, ростовых веществ.

Однако велика и отрицательная роль грибов. Паразитируя на растениях и животных, а также развиваясь сапротрофно на пищевых продуктах, промышленных материалах и изделиях из кожи, дерева, бумаги, пластмассы, произведениях искусства, грибы вызывают их порчу и наносят большой ущерб народному хозяйству.

1.Хищные и паразитические грибы в борьбе с вредителями сельскохозяйственных культур

Хищные грибы - наиболее специализированные представители царства грибов. К ним относятся, например, представители родов Stylopage и Arthrobotris из порядка гифомицетов. Одним из первых изучением хищных грибов занимался И.И. Мечников. В процессе эволюции у хищных грибов развился целый ряд приспособлений для захвата мелких животных, которых они используют в пищу. По механизму действия эти приспособления могут быть трех типов: в виде липких сетей гифов, маленьких головок или петель гифов. Хищные грибы способны поймать и использовать в пищу нематод, коловраток, простейших или мелких насекомых.
Хищные грибы обитают в почве, где их мицелий развивается на растительных остатках и других органических субстратах, но часть питания они получают из тканей своих жертв. Тело жертвы является для них, как и для хищных животных, только пищей, а не средой обитания, как для паразитов. Захват жертвы хищником (в данном случае грибом) представляет собой единичный акт, а не процесс совместного существования, как при паразитизме.

Артроботрис - первый описанный в литературе хищный гриб. Жертвы гриба - обычные сапрозойные нематоды или свободноживущие личинки нематод, патогенные для растений, животных и человека. Реже грибы ловят амеб или других мелких корненожек, а некоторые - мелких насекомых, причем могут удерживать животных, значительно превосходящих их по размерам.

Активное улавливание хищными грибами нематод, способность их существовать в почве, возможность выращивания в культуре в больших количествах давно привлекали внимание исследователей к этим грибам как к возможным средствам в биологической борьбе с нематодами. Однако обнадеживающие результаты, полученные при проведении испытаний в теплицах, при более широкой апробации не подтвердились. Причина мoжeт крыться в недостаточном знании экологии хищных грибов, что не позволило предвидеть их поведение в почве и регулировать его.

Род септобазидиум насчитывает более 180 видов. Эти грибы растут на живых растениях, пораженных щитовкой. Их плодовые тела - широкораспростертые, пленчатые, - встречаются на ветвях и листьях растений, а под ними всегда можно найти щитовок, на которых гриб паразитирует, хотя некторые насекомые остаются непораженными.

Первые описания септобазидиума относятся к концу XVIII в. Но лишь в 1907 г. Генел и Литшауер обнаружили, что эти грибы всегда связаны со щитовками. Дальнейшие исследования показали, что гриб и насекомое связаны между собой сложными мутуалистическими отношениями. Особенности биологии этого рода были подробно изучены американским микологом Коучем на септобазидиуме Бурта (Septobasidium burtii).

Под защищающей пленкой гриба, в его сложном лабиринте, живут щитовки. Некоторые из них остаются здоровыми на протяжении всей жизни, другие заражаются грибом. Здоровые и зараженные насекомые хорошо различаются: больные меньше, у них отсутствует восковой щит и они никогда не размножаются. В мае наблюдается наиболее обильное спороношение гриба. В это же время от перезимовавших самок рождаются личинки щитовок первого поколения. Одни личинки остаются жить под грибом, где они родились, другие передвигаются в соседнюю колонию, а третьи выбирают себе место на коре, где нет гриба.

Именно эти личинки и обеспечивают размножение гриба, т.к., перемещаясь по растению, они уносят на себе споры гриба, которые в дальнейшем прорастают в полость тела насекомого. Через некоторое время гифы гриба образуют над телом насекомого покрывало. Для дальнейшего роста гриба необходимо, чтобы под ним нашли убежище новые личинки, зараженные спорами. Гриб привлекает их запахом, на который ползут насекомые (положительный хемотаксис). Пораженные грибом насекомые живут дольше, чем не пораженные. Таким образом, распространение и рост септобазидиума зависят исключительно от щитовок, но совместная жизнь выгодна и насекомому. Здоровые щитовки никогда не заражаются гифами гриба и находят под ним защиту от неблагоприятных климатических условий, а также от своих врагов - птиц и перепончатокрылых насекомых-паразитов.

Попытки использовать септобазидиум и другие хищные грибы для борьбы с вредителями иногда увенчивались успехом. Значительные трудности в расширенном использовании этого способа обусловлены особенностями роста патогена. Лишь в некоторых случаях удается получить достаточное количество хищных грибов для заражения популяции вредителей, т.к. для размножения грибов, как правило, требуется вначале массово размножить насекомых-вредителей.

2.Дрожжи как наиболее изученный объект биотехнологических

исследований

Дрожжи - сборная группа грибов, не имеющих типичного мицелия и существующих в виде отдельных почкующихся или делящихся клеток.
Известно около 500 видов дрожжей. Все дрожжи - гетеротрофы с окислительным (дыхание) или бродильным (брожение) типом обмена веществ. Дрожжи синтезируют белки, липиды, внеклеточные полисахариды, витамины группы В. Вызывают болезни: молочницу (криптококкоз, кандидоз) и другие микозы.
Использование человеком: пивоварение, виноделие, спиртовая промышленность, хлебопечение, микробиологическая промышленность (кормовой белок, ферменты), а также как объект исследований в биоэнергетике, радиобиологии, генетике.
Большинство из используемых человеком видов относятся к роду сахаромицеты (Saccharomyces) из класса аскомицетов (Ascomycota), которые активно сбраживают простые углеводы до этилового спирта. Спиртовое брожение впервые было подробно изучено Луи Пастером.

Схема окисления углеводов до этанола:

сахар ---> пируват ---> СO₂ + ацетальдегид ---> этанол.

Наиболее детально изучена генетика пекарских дрожжей S.cerevisiae. Методами генной инженерии в хромосомы клеток дрожжей встраивают и клонируют («размножают» при репликации хромосомальной ДНК) гены, ответственные за синтез гормонов и других ценных соединений.
Свойства дрожжей, ценные для биотехнологии: быстро растут, безопасны для человека, растут на дешевой среде (парафин, меласса, метиловый спирт). Недостаток - сложно получать внутриклеточные продукты, т.к. клетки покрыты очень прочной оболочкой. Наиболее часто применяемый способ получения внутриклеточных соединений - автолиз, т.е. разрушение клетки под действием ее собственных ферментов.

Хлебопечение. Раньше в хлебопечении повсеместно использовалось дрожжевое опарное тесто. Его и сейчас широко используют для выпечки ржаного хлеба, а также в домашнем хозяйстве. Для получения такого теста используют опару - небольшую порцию теста, оставленную от предыдущего замеса или замешанную заранее, до основного замеса. В опаре содержатся и размножаются дрожжи и молочнокислые бактерии, придающие черному хлебу приятную кислинку и аромат. Дрожжевой белый хлеб выпекают безопарным способом - дрожжи помещают вместе с мукой и др. компонентами сразу в основной замес. Непосредственно перед выпечкой содержащаяся в опаре смешанная популяция стимулируется к размножению добавлением молока, воды, сахара, муки. Полученное тесто «подходит», увеличиваясь в объеме за счет интенсивного выделения СО₂ при быстром размножении дрожжей, сбраживающих углеводы.

Виноделие. На поверхности и внутри ягод живут разнообразные микроорганизмы, среди которых много дрожжей. Поэтому отжатый сок - сусло - начинает бродить без дополнительного добавления дрожжей. На этом основано кустарное виноделие.

Процессу брожения могут помешать прежде всего уксусно- и молочнокислые бактерии, нежелательные дрожжи, дрожжеподобные грибы. Чтобы исключить риск порчи виноматериала при промышленном производстве вина в виноградное сусло вводят заранее выращенные и активированные винные дрожжи. Применяемые расы дрожжей, чаще всего относящиеся к сахаромицетам, и ход процесса брожения определяют тип вина. Так, например, при изготовлении хереса используют специальные хересные дрожжи и бочки с вином не заполняют доверху (что недопустимо при изготовлении других вин).
Процессы, используемые в виноделии, подробно изучил Луи Пастер. Дрожжи сбраживают сахара, содержащиеся в виноградном соке (см. схему выше). Брожение продолжается до тех пор, пока дрожжи не израсходуют весь сахар. Дрожжи образуют спирт лишь в отсутствие кислорода или при его недостатке. Если кислорода много, дрожжи окисляют сахар полностью до углекислого газа и воды. Пока брожение протекает бурно, выделяющийся углекислый газ предохраняет поверхность сусла от взаимодействия с кислородом воздуха. Когда брожение прекращается, бочку с молодым вином надо запечатать. Если этого не сделать, уксуснокислые бактерии, используя кислород, превратят спирт в уксусную кислоту. Именно таким образом получают винный (или яблочный) уксус. На основании результатов своих исследований Пастер рекомендовал виноделам Франции соблюдать микробиологическую чистоту при приготовлении вина: тщательно мыть бочки и окуривать вино сернистым ангидридом.

Пивоварение. Пивоварение, как и винокурение, - традиционное производство во многих странах мира. Как правило, оно индустриализировано сильнее, чем виноделие, и дрожжевой компонент имеет здесь еще большее значение. Применяемые штаммы - специальные виды сахаромицетов. Сбраживающие ячменное сусло дрожжевые клетки за короткий срок доводят содержание в нем спирта до 3-5%. Чтобы замедлить слишком интенсивное размножение дрожжей и накопить продукты, придающие пиву его вкус (альдегиды, кетоны, многоатомные спирты), ферментацию проводят при низких температурах - 2-8 °С. В этих условиях дальнейшее окисление альдегидов и спиртов почти не происходит.
Многие пивоварни и сейчас оснащены открытыми бродильными чанами, и лишь крупные заводы имеют гepмeтичные емкости. Крупные дрожжевые клетки в готовом пиве отмирают и оседают, небольшая их доля остается во взвеси, и продолжающееся брожение пива в емкостях для хранения обуславливает насыщение его углекислым газом.

3.Пенициллы

Род Пенициллиум (Penicillium) относится к порядку гифомицетов (Hyphomycetales) из класса несовершенных грибов (Deuteromycota). Естественное местообитание этих грибов - почва, они часто обнаруживаются на самых разных субстратах, главным образом растительного происхождения.

Еще в XV-XVI вв. в народной медицине при лечении гнойных ран использовалась зеленая плесень. В 1928 г. английский микробиолог Александр Флеминг заметил, что пеницилиум, случайно попавший в культуру стафилококка, полностью подавил рост бактерий. Эти наблюдения Флеминга легли в основу учения об антибиозе (антагонизме между отдельными видами микроорганизмов). В развитии исследований микробного антагонизма значительную роль сыграли Л.Пастер, И.И. Мечников.

Противомикробное действие зеленой плесени обусловлено особым веществом - пенициллином, выделяемым этим грибом в окружающую среду. В 1940 г. пенициллин был получен в чистом виде английскими исследователями Г.Флори и Э.Чейном, а в 1942 г., независимо от них, советскими учеными З.В. Ермольевой и Т.И. Балезиной. Во время второй мировой войны пенициллин спас жизни сотен тысяч раненых. Спрос на пенициллин был так велик, что его производство увеличилось с нескольких миллионов единиц в 1942 г. до 700 млрд единиц в 1945 г.

Пенициллин применяют при пневмонии, сепсисе, гнойничковых заболеваниях кожи, ангине, скарлатине, дифтерии, ревматизме, сифилисе, гонорее и других заболеваниях, вызванных грамположительными бактериями.

Открытие пенициллина положило начало поиску новых антибиотиков и источников их получения. С открытием антибиотиков появилась возможность успешного лечения почти всех инфекционных заболеваний, вызываемых микробами.

Но зеленые плесени успешно применяются не только в медицине. Большое значение имеют пенициллы вида P.roqueforti. В природе они обитают в почве. Мы хорошо знакомы с ними по группе сыров, характеризующихся «мраморностью»: «Рокфор», родиной которого является Франция, сыр «Горгонцола» из Северной Италии, сыр «Стилон» из Англии и др. Всем этим сырам свойственны рыхлая структура, специфический «плесневелый» вид (прожилки и пятна голубовато-зеленого цвета) и характерный аромат. P.roqueforti нуждается в малом количестве кислорода, выносит высокие концентрации углекислого газа.

При приготовлении мягких французских сыров «Камамбер», «Бри» и некоторых других используются P.camamberti и P.caseicolum, которые образуют на поверхности сыра характерный белый «войлочный» налет. под воздействием ферментов этих грибов сыр приобретает сочность, маслянистость, специфические вкус и аромат.

4.Аспергиллы

Аспергиллы, так же как и пенициллы, относятся к классу несовершенных грибов. Естественное их местообитание - верхние горизонты почв, особенно в южных широтах, где их чаще всего обнаруживают на различных субстратах, главным образом растительного происхождения. Большинство представителей этого рода - сапрофиты, но встречаются и условные патогены человека и животных, которые, например, у людей с ослабленным иммунитетом могут вызывать заболевания - аспергиллезы.
Грибы видов A.flavus и A.oryzae - главные компоненты сообщества плесневых грибов, развивающихся на зерне и семенах, главным образом на рисе, горохе, соевых бобах, арахисе. Они продуцируют ферменты: амилазы, липазы, протеиназы, пектиназы, целлюлазы и др. Именно поэтому A.oryzae и родственные ему виды используются на Востоке для пищевых целей в течение многих столетий. Спиртовая промышленность Японии и других стран Востока, в которых для изготовления рисовой водки сакэ требуется сначала осахарить крахмал риса, целиком основана на ферментативных свойствах грибов этой группы. Традиционный соевый соус «сэю», соево-рисовый соус «тыонг» (Вьетнам), суповая заправка на основе соевых бобов «мисо» (Япония, Китай, Филиппины) и другие продукты питания изготавливают с использованием аспергиллов.
Широкое применение в биотехнологии получила способность A.niger и других видов этой группы к образованию лимонной, щавелевой, глюконовой, фумаровой кислот. Кроме органических кислот аспергиллы, и в частности A.niger, cпocoбны cинтeзиpoвaть витамины: биотин, тиамин, рибофлавин и др. Это их свойство находит промышленное применение.

Таблица 1. Свойства грибов

Гриб-хищник нашли в куске янтаря

Янтарь запечатлел, как древний хищный грибок окольцевал червя-нематоду, возможно, с целью его съесть

Немецкие учёные из берлинского университета Гумбольдта (Humboldt-Universitдt zu Berlin) под руководством Александра Шмидта (Alexander Schmidt) обнаружили в карьере на юго-западе Франции кусок янтаря, в котором сохранился, предположительно, хищный гриб возрастом около 100 миллионов лет и останки нематод.

Находка побила предыдущий рекорд: найденный тогда хищный гриб был лишь 15-20 миллионов лет от роду. Но не только это удивило исследователей. Обычно хищные грибы проживают в почве, и у них весьма невелик шанс быть "замороженными" в янтаре (являющемся изначально древесной смолой). Теперь учёные надеются, что данный экземпляр хоть немного прояснит, как эволюционировали эти странные существа.

Современные хищные грибы часто ловят в свои липкие "сети" и кольца (срабатывающие подобно лассо) очень маленьких червей нематод, которые питаются на их поверхности. Когда червь умирает, ткани гриба прорастают в него и переваривают.

Пока учёным неизвестно, как хищные грибы изменялись в течение всей своей истории, а изучить это практически невозможно. У грибов отсутствуют скелет или раковина, поэтому, когда они отмирают, ничего не остаётся. Именно поэтому для исследователей так важна эта находка.

Так как найденный гриб обладает такими же, как и современные представители, петлями (около 10 микрометров в диаметре), то биологи делают вывод, что подобное пищевое поведение было свойственно ещё древним представителям хищных грибов.

Хищные грибы к вашим услугам

Вам когда-либо попадался в лесу зубастый подберезовик? А вооруженного острыми когтями масленка не видали?

Нет? Тогда все правильно. Лесные грибы - народ мирный. Даже пользующийся недоброй славой красавец мухомор ни на кого нападать не собирается. Стоит себе на лесной полянке, зверей поджидает. Говорят, лоси его очень любят. А страшная бледная поганка сама перепугана до смерти, от людей старается подальше держаться, в лесной чаще таится. И не вина ее, а беда, что на шампиньон слегка похожа.

И все-таки они существуют, эти странные хищные грибы, столь непохожие на знакомые всем дары леса.

Сначала на экране появился изящный червячок. Многократно увеличенный съемкой, он вольно плавал в растворе, изгибался, охотно позируя. Но вот в углу кадра возникли какие-то странные нити. Они медленно, но верно ползли к червячку. От нитей отходили отростки, превращались в крючки и петли. Вот уже вокруг червячка выросла целая сеть. Он еще пытается освободиться, отчаянно бьется, но кольца и петли сжимаются все туже. Конец.

Так, почти фильмом ужасов начала свой доклад о хищных грибах на Всесоюзной конференции «Пути совершенствования мик-робиологической борьбы с вредными насекомыми и болезнями растений» доктор био-логических наук Нисса Ашрафовна Мехтиева.

УКСУСНАЯ УГРИЦА И ДРУГИЕ

Героиня фильма, уксусная угрица - сущест-во безобидное. Живет себе в забродившем уксусе, никому не мешает. Исследователи любят использовать ее как модельный организм для разных опытов. Для этого доста-точно капнуть немного уксуса в крахмальный клейстер. Но не таковы ее многочисленные братья и сестры по классу нематод, или круглых червей.

Хочу, чтобы меня поняли правильно. Вовсе не собираюсь бросить тень на весь этот класс, по числу особей самый многочисленный в царстве животных и уступающий лишь классу насекомых по числу видов. Многие его представители честно трудятся в отдаленных уголках Земли, подчас в очень не-легких условиях, внося неоценимый вклад в круговорот веществ в природе. Это до-стойные, уважаемые жители воды и суши. Особенно много нематод живет в почве.

Но есть среди них виды, роды и даже целые отряды, вступившие на скользкую дорожку паразитического существования. Одни поселяются в тканях растений, другие внедряются в организм животных и живут за счет хозяина.

Возьмем фитонематод, живущих в тканях растений. Раньше неурожаи картофеля и свеклы после нескольких лет монокультуры приписывали «утомлению почвы». Лишь в нашем веке было открыто, что виноваты нематоды. Ежегодные потери мировой сельскохозяйственной продукции от них око-ло 12 %. В денежном выражении для 20 основных культур это 77 миллиардов долларов. И не подумайте, что такая беда только в раз-вивающихся странах с отсталой агротехни-кой. Так, в США фитонематоды причиняют ежегодный убыток в 5-8 миллиардов дол-ларов. И поэтому сейчас по сравнению с 1967 годом затраты на изучение фитоне-матод возросли в США в восемь раз.

Эти крошечные червячки вредят на полях, в огородах и теплицах. Например, огурцы и помидоры терзают так называемые галло-вые нематоды, образующие вздутия на кор-нях.

ВЕЧНЫЙ БОЙ

Для борьбы с нематодами в теплицах почву пропаривают и вносят ядохимикат - какой-либо нематицид, например дазомет или гетерофос. Для розничной продажи населе-нию у нас разрешен только один немати-цид - тиазон 40 %. Его рекомендуют равно-мерно вносить в почву (тщательно переме-шивая ее при этом на глубину пахотного слоя). При сильном заражении галловыми нематодами приходится менять всю землю в теплице.

Чтобы избавиться от нематод на полях, земледельцы издавна применяют чередование культур. Например, после 5-7 лет моно-культуры картофеля выращивают люпин или другие бобовые. Замечено также, что нематод отпугивают некоторые растения, например редька и бархатцы.

Однако полного оздоровления почвы эти меры не дают.

Больше надежд на селекционеров, на устойчивые сорта. Начиная с шестидесятых годов в разных странах выведено много устойчивых к нематодам сортов картофеля. Увы, нередко их клубни оказываются невкусными не только для нематод, но и для нас. Так получилось, например, с сортом Мета, выведенным Литовским НИИ земледе-лия совместно с Всесоюзным НИИ гельмин-тологии им. К. И. Скрябина. Районированный в Литве, Белоруссии и нескольких областях РСФСР, он не находит сбыта из-за низких вкусовых качеств.

К борьбе с нематодами подключилась и генная инженерия. Прошлым летом две американские фирмы, «Микоген» и «Монсанто», подписали соглашение о введении гена, ответственного за выработку токсина бактерии Bacillus turyngiensis в растения сои, хлопчатника, томатов и картофеля. Этот токсин убивает фитонематод. Полагают, что растения таким образом будут сами себя защищать.

Почему же так трудна борьба с немато-дами?

Дело в том, что за многие века эволюции нематоды выковали очень серьезное оружие - способность образовывать цисты. Циста - это старая самка, набитая личин-ками. Этакий кожаный мешочек. Благодаря своей прочной оболочке, циста спокойно пе-реносит все невзгоды - и пропаривание, и химические обработки почвы. Циста может храниться в земле десятками лет. А придет время - личинки выйдут из нее и примутся за свое. Но вернемся к хищным грибам.

ТРЕТЬЕ ЦАРСТВО

Карл Линней, создатель систематики живого, отнес грибы к царству растений. У него были для этого веские основания. Как и у растений, клетки грибов окружены оболочкой из клет-чатки, и, полагал Линней, грибы, в отличие от животных, неспособны к активному дви-жению.

Однако в наши дни специалисты выделяют грибы в отдельное, отличное от растений и животных третье царство. Число видов в нем огромно. Многие из них по отношению к лю-дям настроены враждебно: вызывают болезни человека. Не милуют они и животных, и ра-стения, портят пищу, древесину, текстиль и другие материалы. Но есть среди грибов такие, кого мы с полным правом можем называть друзьями. Среди них и герои моего рассказа. Английский ученый К. Л. Даддингтон так и озаглавил свою книгу о них: «Хищные грибы - друзья человека».

В науке они фигурируют не так уж давно, с шестидесятых годов прошлого века. Именно тогда известный русский миколог и фитопатолог, специалист по грибам и болезням растений Михаил Степанович Воронин, ис-следуя под микроскопом почвенный гриб Arthrobotrys oligospora, тщательно описал и зарисовал никем еще не виданные крючки, петли и кольца, в изобилии образующиеся на нитях и спорах гриба. Увы, их назначение многие годы оставалось загадкой.

Лишь в 80-х годах того же XIX века Вильгельм Цопф, профессор университета в Галле, установил, что странные образования не что иное, как орудия охоты! Ловчие петли, кольца и крючки нужны хищным грибам для того, чтобы охотиться на нематод, превосходящих их силой и размерами.

ОБИТАТЕЛИ ТРУХЛЯВЫХ ПНЕЙ

Исследования в США, Великобритании и Франции, а начиная с 1946 года и в нашей стране, показали, что в природе хищные гри-бы отнюдь не редкость. Например, они всюду встречаются в почве, компосте и трухлявых пнях - словом, там, где происходит разложение растительных остатков.

Как и хорошо известные всем лесные гри-бы, хищники состоят из тонких длинных нитей - гифов, образующих грибницу, или мицелий. Но плодовых тел, которые мы в обиходе называем грибами, у них нет. Размно-жаются миниатюрные хищные грибы спорами, образующимися на концах гифов. Обна-ружить их можно с помощью микроскопа.

Питаясь растительными остатками, хищ-ные грибы пополняют свое меню животной пищей. Долгое время никто не знал, как им удается справляться со своими жертвами. Высказывали предположения, будто хищные грибы вооружены химическим оружием - выделяют антибиотики, токсины и другие биологически активные вещества. И действи-тельно, такое оружие было у них найдено. Но когда в опытах его обрушили на нематод, гибель не превысила 20 %.

Азербайджанские ученые под руководст-вом Н. А. Мехтиевой - помните рассказ о кинофильме? - для изучения химического состава хищных грибов применили метод тонкослойной хроматографии. Оказалось, что в их химическом арсенале есть плохо растворимые в воде вещества, которые действуют как контактные яды. Едва нематоды оказы-ваются в ловчей сети гриба, на поверх-ности колец выделяются капельки клея вроде латекса, прочно удерживающие жертву, как муху на липкой бумаге.

Рентгеновский анализ в Кишиневском ВНИИ биологических методов защиты растений показал очень высокое, по сравнению с гифами, содержание в ловчих кольцах калия, фосфора и особенно кальция. Калия и фосфора было больше в 15 раз, а каль-ция - в 40. А ведь кальций очень нужен животным при мышечных сокращениях - он вступает в связь с белком тропонином. А раз так, то не служат ли хищные грибы живым мостиком между царством растений и царством животных?

КАПРИЗНЫЕ ОХОТНИКИ

Идея взять хищные грибы для биологической борьбы с нематодами появилась еще в 30-е го-ды нашего века. Она казалась заманчивой: ведь в нашем распоряжении появилось бы надежное, а главное, совершенно безопасное природное средство уничтожения нематод не только на полях, но и в ветеринарии и даже в медицине.

Первые опыты были проведены американ-цами перед второй мировой войной на Гавай-ских островах, где нематоды сильно вредят ананасовым плантациям. Большие сосуды за-полняли землей, туда же вносили хищные грибы.

Почти одновременно французские ученые из Института Пастера попытались исполь-зовать хищные грибы против нематод, по-ражающих бегонии, и нематод, паразитирующих в организме овец и лошадей.

Увы, уже в этих первых опытах хищные грибы показали свой капризный нрав. Часто без видимых причин они наотрез отказы-вались охотиться на нематод и довольствовались мирным сосуществованием. Когда бы-ло достаточно питания, хищные грибы сво-рачивали свои сети, убирали ловчие кольца и крючки и становились мирными вегета-рианцами. И все же...

ПАРАЗИТЫ НЕ ПОДВЕДУТ

Ученые ВНИИ гельминтологии сосредоточи-лись на поиске и отборе наиболее актив-ных, самых хищных штаммов. Ведь не может быть, чтобы среди хищных грибов не нашлось настоящих охотников, не желающих доволь-ствоваться мирным сосуществованием. Воз-можности для этого немалые. Из ныне из-вестных науке 87 видов хищных грибов в на-шей стране обитает чуть не половина - 41 вид.

Еще в 60-х годах В. Б. Удаловой и Н. В. Мацкевич методом сложного ступен-чатого отбора удалось получить активный, штамм того самого Arthrobotrys oligospora, который исследовал еще Воронин. Они обозначили его ВГМГ -- 2461D. А в 1982 году Т. В. Теплякова выделила в Новосибирской области из почвы другой активный штамм, обозначенный ВКМГ-3062.

На основе этих штаммов сейчас созданы два препарата хищных грибов для борьбы с нематодами в теплицах. Это особенно кстати - с 1 января 1990 г. постановлением Главного государственного санитарного врача СССР химические обработки в теплицах запрещены.

Грибной препарат на основе первого штамма выращивают в лаборатории на соломисто-навозном компосте с наилучшим для! роста хищных грибов соотношением глюко-зы, гемицеллюлозного комплекса и азота белка. Либо культивируют гриб на биоперег-ное - продукте переработки жидкого свино-го навоза личинками мух.

Препарат на основе другого штамма полу-чают двумя способами - поверхностным и глубинно-поверхностным. Субстратом здесь служит смесь торфа с соломой и биоперегной. Можно взять и подсолнечную лузгу.

Готовые препараты вносят в почву до и после посадки рассады.

В испытаниях в 1989 г. в подмосковном тепличном комбинате «Белая дача» число нематод в растениях упало вдвое, а личинок в почве втрое и больше. Прибавка урожая составила до 1 кг на квадратный метр. Право, успех немалый.

В 1988 г. препараты хищных грибов экспо-нировались в Чехо-Словакии на выставках «Инвекс-88» и «Советские изобретатели», а на ВДНХ в том же году были удостоены золотой медали.

Сейчас можно говорить о последних ста-диях утверждения лабораторного регламента получения биопрепарата хищных грибов на подсолнечной лузге. И вся эта проблема, вероятно, будет включена в общесоюзную программу «Экология».

Пока эффективность препаратов нельзя считать достаточной - галловые нематоды размножаются очень быстро, и необходимо, чтобы их гибло не меньше 98 %. Но просвет уже виден. Скорее всего именно хищные грибы помогут нам справиться с опасней-шими картофельными нематодами, включен-ными в национальный список карантинных объектов.

Сейчас проходит последние стадии утверж-дения технологический регламент на пре-парат нематофагин-БЛ для борьбы с не-матодами в защищенном грунте. Заботы о его изготовлении взяло на себя Всесоюз-ное производственно-научное объединение «Союзсельхозхимия». На него сейчас вся надежда.

Мне же остается сказать: лиха беда - начало.

Убийцы

Не только политики, но и грибы время от времени играют в жизни народов судьбоносную роль. В середине прошлого века ирландцев неожиданно победил враг, о котором они даже не слышали, -- гриб фитофтора. Из четырех миллионов населения страны четверть питалась исключительно картофелем, еще у двух миллионов картофель составлял 70% рациона. Два года фитофтора оставляла ирландцев без картошки и свела в могилу больше, чем все их враги за всю историю, -- более миллиона человек. Еще полтора миллиона сбежали с поля брани в Америку. Те, кто остался, несколько лет жили на положении пленников. Недавно в Дублине прошла международная конференция, посвященная 150-летию национальной трагедии. Ирония судьбы заключается в том, что корнеплодов и клубней у растений когда-то не было. Под воздействием микоризных грибов на корнях растений появились сначала разрастания, а они в ходе эволюции постепенно превратились в картошку, морковку и т.д. Так что на полях Ирландии фитофтора воевала с микоризными грибами. Люди оказались случайными жертвами.

Историки заметили, что начало многих войн в средневековой Европе совпадало с массовым отравлением спорыньей -- грибом, поражающим зерна ржи. Голова становится дурная, человек -- злым и совершает немотивированные поступки. Нечто похожее, по мнению профессора МГУ Юрия Дьякова, происходит сейчас в России. Но по вине другого гриба -- фузариума. Еще в довоенные годы профессор Артем Саркисов показал, что от выделяемых фузариумом токсинов может слегка поехать крыша. Он донимает и зарубежных производителей зерна, но там на него прыскают «химией», безвредной для человека, и с головой у них все в порядке. Прыскали прежде и у нас, но теперь у крестьян на это нет денег. В результате наше зерно катастрофически больно фузариозом. Иногда его нельзя использовать даже на спирт -- грибка больше нормы на порядок. Но на всякий запрет найдется отмычка. Хотя санэпиднадзор бдит и ядовитое не пропускает, все же мы немало едим зерна, отравленного грибными токсинами. Вот откуда, считает профессор Дьяков, безумие и агрессивность последних лет. Действительно, глядя в особенности на политиков, поневоле задаешься вопросом, грибков они, что ли, объелись?

СЪЕШЬ ДРУГА!

Выборы в России закончились в пользу тех, кто хочет жить нормально, как в других странах. А там, между прочим, нормой становится ежедневное потребление грибов. Еще бы: в килограмме мяса -- 4100 калорий, а в килограмме грибов -- 300 -- 500. Как раз то, что надо при малой подвижности современного человека. Плюс неповторимый вкус. Плюс умопомрачительный запах. С помощью некоторых грибов, получивших название «дрожжи», человечество создало два важнейших продукта, без которых развитие цивилизации было бы просто немыслимо, -- хлеб и выпивку (спирт, вино и пиво), прекрасно сочетающиеся как друг с другом, так и с высоким полетом духа.

Правда, некоторые диетологи находят у грибов и минус: нелегко перевариваются, тяжелая, мол, пища. Другие справедливо возражают: так ли полезно то, что усваивается легко? Сахар, например. Просто не надо перекармливать ими детей и стариков.

Калорий в грибах мало, зато витаминов полно: и В, и С, и Д, и провитамин А, минеральных же веществ, без которых правильный обмен невозможен, просто кладовая -- почти 1,5% массы. От сравнительно обычных калия, кальция, железа, фосфора, фтора до таких экзотов, как алюминий, кобальт, титан. Кому же не хочется стать пробивным, как титан? Поэтому в последние годы в мире произошел взрыв производства грибов. Больше всех выращивают китайцы: десятки малоизвестных специалистам видов на миллионах делянок. Учет у китайцев не налажен, но, по оценкам экспертов, производят они никак не меньше 500 тысяч тонн в год. Причем стольких и таких видов и названий, каковые практически не известны Европе. В остальном мире 95% выращиваемых грибов -- шампиньоны, а в 5% умещается добрый десяток видов. США 362 тысячи тонн выращивают сами, да еще полстолька ввозят из-за рубежей. Ноздря в ноздрю с ними идут три страны: Голландия -- 236 тысяч тонн, Франция -- 178 и Италия -- 132 тысячи тонн. У России только сейчас ноздря становится мирной, обеспечивающей не грозное сопение хищника, а вдыхание всяческих приятностей. Поэтому в 1994 году мы вырастили 2483 тонны, зато в следующем -- уже 3179.

«Страшно далеки они от народа, -- говорят об отечественных грибоводах экономисты того еще, советского толка. -- В российских лесах столько диких грибов, что достаточно собрать 5%, чтобы завалить ими все рынки мира». Очередная утопия. Не грибоводы далеки от народа, а грибы. Собрать их где-нибудь в глухой сибирской тайге и привезти в Европу невероятно дорого. Дешевле вырастить. Немаловажно и то, что выращенные -- экологически чистые. Массовые отравления лесными грибами в Приволжских регионах помните? В развитых странах давно уже дикие грибы в пищу не употребляют

ИНВЕСТИЦИИ КОНСКИМ НАВОЗОМ. Наш опыт -- Америке

Ассоциация грибоводов США идет курсом ударной пятилетки, обязавшись к 2010 году производство грибов удвоить. Программа поддержана правительственными субсидиями. Американцы решили перекрыть советские общепитовские рыбные дни и проводят целые месячники потребления грибов.

А мы сколько ни звонили по разным правительственным учреждениям, похоже, там да ...........