Плесень слизи - Википедия - Slime mold

Не путать с Плесень (грибок), Слизистые бактерии, или же Биопленка.
Радужный слизь, Диахея лейкоподия. Беркли, Калифорния.
Плодовое тело Стемонит фускальный слизь в Шотландия
Fuligo septica слизь "собачья рвота"
Mycetozoa из Эрнст Геккель 1904 год Kunstformen der Natur (Художественные формы природы)

Слизь плесень или же слизь неофициальное название нескольких видов не связанных между собой эукариотический организмы, которые могут свободно жить как отдельные клетки, но могут агрегироваться вместе, образуя многоклеточные репродуктивные структуры. Формы слизи ранее классифицировались как грибы но больше не считаются частью этого Королевство.[1] Хотя не образуя единого монофилетическая клада, они сгруппированы в парафилетический группа, именуемая королевством Протиста.

Во всем мире встречается более 900 видов слизистой плесени. Их общее название относится к той части жизненного цикла некоторых из этих организмов, где они могут проявляться в виде студенистой «слизи». В основном это видно с Миксогастрия, которые являются единственными макроскопический слизевые формы.[2] Большинство плесневых грибов меньше нескольких сантиметров, но некоторые виды могут достигать размеров до нескольких квадратных метров и массы до 20 килограммов.[3]

Многие слизевики, в основном «ячеистые» слизистые, не проводят большую часть своего времени в этом состоянии. Когда пищи много, эти слизевики существуют как одноклеточные организмы. Когда пищи не хватает, многие из этих одноклеточных организмов собираются и начинают двигаться как единое тело. В этом состоянии они чувствительны к переносимым по воздуху химическим веществам и могут обнаруживать источники пищи. Они могут легко изменять форму и функции частей и могут образовывать стебли, на которых образуются плодовые тела, высвобождая бесчисленные споры, достаточно легкие, чтобы их можно было переносить на ветру или кататься на попутных животных.[4]

Они питаются микроорганизмы которые живут в любом типе мертвого растительного материала. Они способствуют разложению мертвой растительности и питаются бактериями, дрожжами и грибами. По этой причине слизевики обычно встречаются в почва, газоны, и на деревянный пол, обычно на лиственный журналы. В тропические районы они также распространены на соцветия и фрукты и в воздухе (например, в кроне деревьев). В городских районах они встречаются на мульча или в листовая плесень в водостоки, а также разрастаются в кондиционерах, особенно когда сток забит.

Таксономия

Старая классификация

Слизневые плесени, как группа, являются полифилетический. Первоначально они были представлены княжеством Gymnomycota в Грибы королевство и включал несуществующий тип Миксомикота, Acrasiomycota, и Лабиринтуломикота. Сегодня слизевики разделены на несколько супергрупп: никто из которых входит в королевство Грибки.

Слизневые плесени можно разделить на две основные группы.

  • А плазмодий слизевик заключен в единую мембрану без стенок и представляет собой одну большую ячейку. Эта «суперячейка» ( синцитий ) по сути представляет собой мешок цитоплазма содержащие тысячи отдельных ядер. Видеть гетерокариоз.
  • Напротив, клеточные слизистые плесени проводят большую часть своей жизни как отдельные одноклеточные протисты, но когда секретируется химический сигнал, они собираются в кластер, который действует как единый организм.

Современная классификация

Говоря более строго, слизевики включают микетозойный группа амебозоа. Mycetozoa включают следующие три группы:

Даже на этом уровне классификации необходимо разрешить конфликты. Недавние молекулярные данные показывают, что, хотя первые две группы, вероятно, будут монофилетическими, протостелоиды, вероятно, будут полифилетическими. По этой причине ученые в настоящее время пытаются понять отношения между этими тремя группами.

Слизь плесень Трихия вариа

Наиболее часто встречаются Миксогастрия. Распространенная слизистая плесень, образующая крошечные коричневые пучки на гниющих бревнах, - это Стемонит. Другая форма, которая обитает в гниющих бревнах и часто используется в исследованиях, - это Physarum polycephalum. В журналах это выглядит как слизистая паутина из желтых нитей размером до нескольких футов. Фулиго образует на мульче желтые корки.

В Диктиостелиида - клеточные слизистые формы - отдаленно связаны с плазмодиальными слизевыми формами и ведут совсем другой образ жизни. Их амебы не образуют огромных ценоциты, и оставаться индивидуальным. Они живут в одинаковых местах обитания и питаются микроорганизмами. Когда пища истощается и они готовы образовывать спорангии, они делают нечто совершенно иное. Они выпускают сигнальные молекулы в окружающую среду, с помощью которых находят друг друга и создают рои. Эти амебы затем объединяются в крошечное многоклеточное, похожее на слизню скоординированное существо, которое ползет на открытое освещенное место и превращается в плодоносное тело. Некоторые из амеб становятся спорами, чтобы начать следующее поколение, но некоторые из них жертвуют собой, чтобы стать мертвым стеблем, поднимая споры в воздух.

В протостелоиды имеют признаки, промежуточные между двумя предыдущими группами, но они намного меньше, плодовые тела образуют только одно или несколько споры.

Неамебозойные формы слизи включают:

ГруппировкаРодыМорфология
Амебозоа  > Коноса  > Mycetozoa

Учебный класс Миксогастрия: Cribraria, Lycogala, Tubifera, Эхиностелиум, Фулиго, Лепидодермия, Physarum, Коматрича, Стемонит, Аркирия, Трихия

Синцитиальные или плазмодиальные формы слизи

Учебный класс Диктиостелия: Диктиостелиум, Полисфондилий, Ацитоостелий

Ячеистые формы для слизи

Учебный класс Протостелия: Планопротостелий, Протостелий, Ceratiomyxa

Промежуточное звено между миксомицетами и диктиостелидами, но они намного меньше по размеру, плодовые тела образуют от одной до нескольких спор.
Ризария  > Cercozoa  > Эндомикса  >  ФитомиксеяLignieria, Мембранозор, Octomyxa, Фагомикса, Плазмодиофора, Полимикса, Сородискус, Sorosphaera, Spongospora, Тетрамикса, ВоронинаПаразитарные простейшие, которые могут вызывать болезнь клубней кочанной капусты и болезнь клубней порошковой парши. Они образуют ценоциты, но являются внутренними паразитами растений.
Экскавата  > Перколозоа  > Heterolobosea  >  AcrasidaAcrasisКлеточные слизистые плесени, образ жизни которых похож на диктиостелид, но их амебы ведут себя иначе, имея эруптивные псевдоподии.
Хромальвеолят  > Heterokontophyta  > ЛабиринтуломицетыЗаказ Лабиринтулида: Лабиринтулиды, Лабиринтула, Траустохитриды, Апланохитрий, Лабиринтулоиды, Japonochytrium, Шизохитрий, Траустохитрий, Улькения, Диплофрииды, ДиплофрисСлизистые сети, которые являются морскими и образуют лабиринтные сети трубок, в которых могут перемещаться амебы без ложноножек.
Опистоконта  > Голомикота  > ФонтикулидаFonticulaЯчеистая слизистая плесень, формирующая плодовое тело в форме «вулкана».

Жизненный цикл

Слизистая плесень, растущая из корзины с влажной бумагой

Формы слизи начинают свою жизнь как амеба -подобно клетки. Эти одноклеточные амебы обычно гаплоидный и питаться бактерии. Эти амебы могут спариваться, если встретят правильный тип и форму спаривания. зиготы которые затем превращаются в плазмодий. Они содержат много ядра без клеточные мембраны между ними, и могут достигать размеров метров. Виды Fuligo septica часто видна как слизистая желтая сеть внутри и на гниющих бревнах. Амебы и плазмодии поглощают микроорганизмы.[8] Плазмодий превращается во взаимосвязанную сеть протоплазматических нитей.[9]

Внутри каждой протоплазматической нити быстро течет цитоплазматическое содержимое. Если внимательно наблюдать за одной нитью в течение примерно 50 секунд, можно увидеть, как цитоплазма замедляется, останавливается, а затем меняет направление. Поток протоплазмы в нити плазмодия может достигать 1,35 мм в секунду, что является самой высокой скоростью, зарегистрированной для любого микроорганизма.[10] Миграция плазмодия осуществляется, когда больше протоплазмы течет в продвигающиеся области, и протоплазма удаляется из тыловых областей. Когда запас пищи истощается, плазмодий мигрирует на поверхность своего субстрата и превращается в твердые плодовые тела. Плодовые тела или спорангии это то, что обычно можно увидеть. Внешне они выглядят как грибы или плесень, но не имеют отношения к истинным грибам. Эти спорангии затем высвобождают споры, из которых вылупляются амебы, чтобы снова начать жизненный цикл.

Physarum polycephalum

Воспроизведение Physarum polycephalum

Слизневые плесени - изогамные организмы, что означает, что все их половые клетки имеют одинаковый размер. Сегодня существует более 900 видов плесневых грибов.[11] Physarum polycephalum это один вид, имеющий три пола гены – матА, матГруппа матC. Первые два типа имеют тринадцать отдельных вариаций. МатC, однако, имеет только три варианта. Каждая половозрелая плесень слизи содержит по две копии каждого из трех половых генов.[12] Когда Physarum polycephalum готов создать свои половые клетки, он вырастает выпуклое расширение своего тела, чтобы содержать их.[13] Каждая клетка создается случайной комбинацией генов, содержащихся в слизистой плесени. геном. Таким образом, он может создавать клетки с восемью различными типами генов. Когда эти клетки высвобождаются, они становятся независимыми, и им ставится задача найти другую клетку, с которой она сможет слиться. Другой Physarum polycephalum могут содержать разные комбинации матА, матГруппа матГены C, допускающие более 500 возможных вариантов. Для организмов с таким типом репродуктивных клеток выгодно иметь много полов, поскольку вероятность того, что клетки найдут партнера, значительно возрастает. В то же время резко снижается риск инбридинга.[12]

Воспроизведение Dictyostelium discoideum

Dictyostelium discoideum это еще один вид слизи, имеющий много разных полов. Когда этот организм вступает в стадию размножения, он выпускает аттрактант, называемый акразин. Акразин состоит из циклический аденозинмонофосфат, или циклический AMP. Циклический АМФ имеет решающее значение для передачи гормональных сигналов между половыми клетками.[14] Когда приходит время слиться клеткам, Dictyostelium discoideum имеет собственные типы спаривания, которые определяют, какие клетки совместимы друг с другом. К ним относятся NC-4, WS 582, WS 583, WS 584, WS 5-1, WS 7, WS 10, WS 11-1, WS 28-1, WS 57-6 и WS 112b. Научное исследование продемонстрировало совместимость этих одиннадцати типов спаривания. Dictyostelium discoideum путем наблюдения за образованием макрокист. Например, WS 583 очень совместим с WS 582, но не NC-4. Был сделан вывод, что контакт клеток между совместимыми типами спаривания должен происходить до того, как могут образоваться макроцисты.[15]

Плазмодия

Средняя спорангиальная фаза Энтеридиум ликопердон на замшелом стволе дерева.

В Миксогастрия, плазмодийная часть жизненного цикла происходит только после сингамия, который представляет собой слияние цитоплазмы и ядра миксоамоэб или роевых клеток. Диплоидная зигота становится многоядерный Plasmodium через множественные ядерные деления без дальнейшего деления клеток. Плазмодии миксомицетов представляют собой многоядерные образования протоплазма которые движутся цитоплазматическим потоком. Чтобы плазмодий мог двигаться, цитоплазма должна быть отведена к переднему краю от отстающего конца. В результате этого процесса плазмодий продвигается веерообразными фронтами. По мере движения плазмодий также получает питательные вещества через фагоцитоз бактерий и мелких частиц органического вещества.

Плазмодий также обладает способностью разделять и создавать отдельные плазмодии. И наоборот, отдельные генетически похожие и совместимые плазмодии могут сливаться вместе, образуя более крупный плазмодий. В случае, если условия становятся сухими, плазмодий образует склероций, по существу, в сухом и спящем состоянии. Если условия снова становятся влажными, склероций поглощает воду, и активный плазмодий восстанавливается. Когда запасы пищи истощаются, плазмодий Myxomycete вступает в следующую стадию своего жизненного цикла, образуя гаплоид. споры, часто в четко определенной спорангий или другая споровая конструкция.

Поведение

Когда масса слизистой плесени или насыпь физически разделяются, клетки возвращаются, чтобы снова объединиться. Исследования по Physarum polycephalum даже показали способность изучать и предсказывать периодические неблагоприятные условия в лабораторных экспериментах.[16] Джон Тайлер Боннер, профессор экологии, известный своими исследованиями слизистых плесневых грибов, утверждает, что они «не более чем мешок амеб, заключенный в тонкую слизистую оболочку, но при этом им удается вести себя так же, как животные, обладающие мускулами и нервы с ганглиями - то есть простые мозги ».[17]

Ацуши Теро из Университет Хоккайдо вырос Physarum в плоской влажной посуде, поместив форму в центре, представляя Токио и овсяные хлопья, окружающие ее, в соответствии с местоположением других крупных городов в районе Большого Токио. В качестве Physarum избегает яркого света, свет был использован для имитации гор, воды и других препятствий в блюде. Форма сначала плотно заполнила пространство плазмодиями, а затем прорезала сеть, чтобы сосредоточиться на эффективно связанных ветвях. Сеть поразительно напоминала железнодорожную систему Токио.[18][19]

Слизь плесень Physarum polycephalum также использовался Андрей Адамацки от Университета Западной Англии и его коллег со всего мира в экспериментальных лабораторных аппроксимациях сетей автомагистралей 14 географических регионов: Австралия, Африка, Бельгия, Бразилия, Канада, Китай, Германия, Иберия, Италия, Малайзия, Мексика, Нидерланды , Великобритания и США.[20][21][22]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Знакомство с формами слизи'". Музей палеонтологии Калифорнийского университета. Получено 2009-04-04.
  2. ^ Адамацки, Эндрю (2016). Достижения в машинах Physarum: зондирование и вычисления с использованием слизистой плесени. Springer. ISBN  978-3-319-26662-6.
  3. ^ Жулидов Д.А.; Робартс, РД; Жулидов А.В.; и другие. (2002). «Накопление цинка слизью. Fuligo septica (Л.) Виггеры в бывшем Советском Союзе и Северной Корее ». Журнал качества окружающей среды. 31 (3): 1038–1042. Дои:10.2134 / jeq2002.1038. PMID  12026071.
  4. ^ Ребекка Джейкобсон (5 апреля 2012 г.). «Слизневые формы: без мозгов, без ног, без проблем». PBS Newshour.
  5. ^ Дизи, Мэри С .; Олив, Линдси С. (31 июля 1981 г.), "Роль аппарата Гольджи в сорогенезе клеточной слизистой плесени". Fonticula alba", Наука, 213 (4507): 561–563, Bibcode:1981Научный ... 213..561D, Дои:10.1126 / science.213.4507.561, PMID  17794844
  6. ^ Уорли, Энн С.; Рэпер, Кеннет Б.; Холь, Марианна (июль – август 1979 г.) "Fonticula alba: Новая клеточная слизистая плесень (Acrasiomycetes) », Микология, 71 (4): 746–760, Дои:10.2307/3759186, JSTOR  3759186
  7. ^ Браун, Мэтью У .; Spiegel, Frederick W .; Силберман, Джеффри Д. (2009), «Филогения« забытой »клеточной слизистой плесени, Fonticula alba, раскрывает ключевую эволюционную ветвь внутри Opisthokonta », Молекулярная биология и эволюция, 26 (12): 2699–2709, Дои:10.1093 / молбев / msp185, PMID  19692665
  8. ^ "Общество местных растений Нью-Джерси". npsnj.org. Получено 29 мая 2018.
  9. ^ Скотт Чимилески, Роберто Колтер. «Жизнь на краю поля зрения». www.hup.harvard.edu. Издательство Гарвардского университета. Получено 2018-01-26.
  10. ^ Alexopolous, C.J.1962, второе издание. «Вводная микология» Джон Вили и сыновья, стр. 78.
  11. ^ Москвич, Катя. «Слизневые формы помнят - но учатся ли они?». Журнал Quanta. Получено 2019-11-02.
  12. ^ а б Джадсон, Оливия (2002). Секс-совет доктора Татьяны всему творению. Нью-Йорк: Генри Холт и компания, ООО. С. 187–193. ISBN  978-0-8050-6332-5.
  13. ^ "Сайт UWL". bioweb.uwlax.edu. Получено 2019-11-02.
  14. ^ Боннер, Джон Тайлер (2009). Социальные амебы: биология клеточных слизистых плесени. Издательство Принстонского университета. ISBN  9780691139395. JSTOR  j.ctt7s6qz.
  15. ^ Erdos, Gregory W .; Рэпер, Кеннет Б.; Воген, Линда К. (1973-06-01). «Типы спаривания и формирование макроцист у Dictyostelium discoideum». Труды Национальной академии наук. 70 (6): 1828–1830. Bibcode:1973PNAS ... 70.1828E. Дои:10.1073 / пнас.70.6.1828. ISSN  0027-8424. ЧВК  433606. PMID  16592095.
  16. ^ Сайгуса, Тецу; Теро, Ацуши; Накагаки, Тошиюки; Курамото, Йошики (2008). «Амебы предвидят периодические события» (PDF). Письма с физическими проверками. 100 (1): 018101. Bibcode:2008PhRvL.100a8101S. Дои:10.1103 / PhysRevLett.100.018101. HDL:2115/33004. PMID  18232821. Сложить резюме – Откройте для себя журнал (9 декабря 2008 г.).
  17. ^ Макферсон, Китта (21 января 2010 г.). «« Султан слизи »: биолог продолжает восхищаться организмами после почти 70 лет исследований». Университет Принстона.
  18. ^ Tero, A .; Takagi, S .; Сайгуса, Т .; Ито, К .; Беббер, Д.П .; Фрикер, доктор медицины; Юмики, К .; Кобаяши, Р .; Накагаки, Т. (2010). «Правила для биологически вдохновленного адаптивного дизайна сети» (PDF). Наука. 327 (5964): 439–442. Bibcode:2010Sci ... 327..439T. Дои:10.1126 / science.1177894. PMID  20093467. S2CID  5001773. Архивировано из оригинал (PDF) 21 апреля 2013 г. Сложить резюме – НаукаБлоги (21 января 2010 г.).
  19. ^ Технологии, Сетевое проектирование слизи-плесени, 25.01.2010 (содержит изображения)
  20. ^ Новый Ученый, Проектирование автомагистралей методом слизи, 6 января 2010 г.
  21. ^ Адамацки, А .; Акл, С .; Alonso-Sanz, R .; van Dessel, W .; Ибрагим, З .; Илачинский, А .; Джонс, Дж .; Kayem, A.V.D.M .; Martinez, G.J .; de Oliveira, P .; Прокопенко, М .; Schubert, T .; Sloot, P .; Strano, E .; Ян, Х.-С. (2013). «Насколько рациональны дороги с точки зрения плесени?». Международный журнал параллельных, возникающих и распределенных систем. 28 (3): 230–248. arXiv:1203.2851. Дои:10.1080/17445760.2012.685884. S2CID  15534238.
  22. ^ Хранитель, Города в движении: как плесень может изменить наши железнодорожные и дорожные карты , 18 февраля 2014 г.

внешняя ссылка