Когда люди говорят о грибах, сразу представляется бор, где можно пройтись прохладным утром и набрать полное лукошко сморчков, подберезовиков или опят… На планете их существует огромное множество, но большинство сложно увидеть невооруженным глазом. Они могут быть мирными сожителями, агрессорами-паразитами и даже хищниками. Об этом в сайенс-кафе «Эврика» подробно рассказала кандидат биологических наук Светлана Михайловна Никитина.
Многие территории в отношении видового состава грибов не исследованы, поэтому микологи (те, кто изучает грибы) считают, что с учетом этого факта количество всех существующих видов может превысить один миллион, а по некоторым оценкам — достигнуть двух с половиной. Грибы живут в почве на земном шаре практически повсеместно, образуя с помощью мицелия, по меткому выражению известного миколога Пола Стаметса, природный Интернет — глобальную сеть, с которой человеку нужно научиться сотрудничать, чтобы выжить на Земле. Правда, «сверху» видно менее 1 % грибов, так как остальные не формируют плодовых тел, заметных нашему глазу.
Наиболее распространенной формой тела у грибов является мицелий (грибница). У низших он представляет собой одну гигантскую разветвленную клетку, у высших — это многоклеточная структура с поперечными перегородками.
— Мицелий состоит из «ниточек», называемых гифами, — поясняет Светлана Никитина, — обеспечивающих рост, питание и распространение гриба. Гифы могут видоизменяться и приобретать вид корешков (для закрепления в субстрате), дуг (для захвата новой территории), крючков и спиралей (для переноса плодовых тел по воздуху), присосок (для колонизации тканей растения), щетинок (для защиты спороношения) и т.д. Из-за продольного или беспорядочного срастания гиф грибы образуют ложные ткани в форме мощных тяжей (у опенка), плоских пленок (у дереворазрушающих грибов) или очень твердых камушков — склероциев. Благодаря таким способностям грибы могут переживать неприятные условия: холод, жару, недостаток влаги, питательных веществ.
Грибы размножаются тремя способами: вегетативным, бесполым и половым. При первом начало новому организму может дать кусочек мицелия, перенесенный в подходящую среду (по причине развитого механизма регенерации), или вегетативные споры, образующиеся из клеток тела. Размножение общеизвестных дрожжевых грибов, например, идет путем почкования, а у гриба, формирующего пленку на прокисшем молоке, — благодаря распадению гиф на отдельные клетки.
— При бесполом размножении у грибов могут возникать подвижные (со жгутиками) или неподвижные споры. Наиболее часто развиваются конидиальные спороношения, — добавляет Светлана Никитина. — В этом случае на мицелии вырастают специализированные спороносные веточки, имеющие разнообразное строение: в виде разветвленного деревца, кисточки, головки или простых конидиеносцев, не ветвящихся вовсе. На этих веточках образуется масса спор (конидий), распространяющихся с помощью потоков воздуха. Такие спороношения видел каждый из нас: на заплесневевшем хлебе (голубые, зеленые, черные), на гнилой землянике в сырую погоду (серые). Грибных спор много в воздухе (особенно в приземном слое) и почве, откуда они и попадают на продукты питания и органы растений.
Половой процесс у грибов очень разнообразный. В простейшем случае можно наблюдать слияние разнокачественных подвижных зооспор, после чего зигота покрывается толстой оболочкой и превращается в цисту. У некоторых видов такие зимующие споры могут сохраняться до 20 и более лет, не теряя жизнеспособности, — например, у возбудителя рака картофеля.
— У более высокоразвитых грибов появляются половые органы, — рассказывает исследовательница, — внешне часто не отличающиеся. Если они образуются на разных мицелиях (у раздельнополых видов), то грибы могут выделять привлекающие химические соединения. В этом случае особи растут навстречу друг другу, чувствуя эти флюиды.
У грибов распространена и обоеполость, когда мужские и женские половые органы образуются на соседних гифах одного мицелия. По сути, они гермафродиты, только если у такого человека потомства быть не может, у грибов это в порядке вещей.
При половом размножении у многоклеточных грибов в итоге образуются сумки или базидии со спорами. Среди сумчатых грибов есть представители с крупными плодовыми телами в виде сидячих чашечек, кубков, в виде шляпки и ножки. Макромицетами являются, например, сморчки и строчки. Основные съедобные грибы относятся к базидиальным (боровики, грузди, подберезовики, подосиновики и многие другие).
Грибы нельзя назвать исключительно вредными или полезными для человека. Их используют при выпечке хлеба, получении спиртосодержащих жидкостей, из грибов выделяют антибиотики (не только пенициллин) и гормоны роста, широко используемые в медицине и растениеводстве. Обработка растений, например, стимуляторами роста, повышает их продуктивность: увеличивается завязывание ягод, ускоряется время зацветания декоративных видов, быстрее отрастает трава на газонах. Грибные ферменты необходимы в сыроварении, осветлении фруктовых соков, для переработки сырья, грубых кормов, отходов бумажного производства, получении ферментированной пищи (например, соевого соуса). Любимые некоторыми людьми сыры с плесенью тоже получены с помощью грибов.
Однако представители этого царства могут вызывать у человека и животных аллергию и отравление токсинами, которые выделяются в процессе жизнедеятельности. Так, если в ванной или на обоях появилась черная плесень, скорее всего, это гриб рода аспергилл. Он выделяет огромное количество спор, рассеивающихся по воздуху и попадающих в организм человека. Аллергические реакции могут проявляться в виде покраснения глаз, слезотечения, насморка. Если неблагоприятный контакт с грибами будет продолжительным, даже способна развиться бронхиальная астма. Но при помощи этого же гриба, вызывающего черную плесень, в промышленном масштабе получают лимонную кислоту.
— Для растений грибы, в первую очередь, являются возбудителями болезней, — добавляет Светлана Никитина. — У человека и животных преобладают бактериальные и вирусные инфекции, а у растений — грибные. Так, головневые грибы заражают зерновые культуры и уничтожают зерновки, ради которых эти растения возделываются. Значительный урон сельскому хозяйству наносят ржавчинные грибы, у них одна из форм спороношения имеет ярко-рыжий цвет — отсюда и название. Поражают возбудители ржавчины обычно не колоски, а листья, их влагалища и стебли. Размножаются паразиты очень быстро: бывает, что агроном не был в поле пару недель, приехал — а оно рыжее, хорошего урожая на таких посевах не будет.
Очень вредоносны микотоксикозы — заболевания человека и животных, связанные с отравлением пищевых продуктов и кормов токсинами (ядами) грибов. Употребление в пищу зерна с токсинами фузариевых грибов является причиной таких заболеваний у людей, как септическая ангина и уровская болезнь (связанная с нарушением нормального роста костей у детей). Массовый падеж животных может быть вызван развитием на сене и соломе гриба рода стахиботрис.
Паразитные свойства грибов распространяются и на растения, и на животных, и на человека. При микозе ногтевых пластин происходит не только местное поверхностное поражение: гриб циркулирует в крови и разносится по всему организму, вызывая общую интоксикацию и значительно снижая иммунитет. Известны заболевания, связанные с поражением грибковой инфекцией печени, легких, глаз, гайморовых пазух и даже мозга. Особенно осторожными необходимо быть любителям туризма, посещающим тропические страны. Видовой состав грибов, в том числе паразитических, там гораздо богаче, чем в нашей стране. Что касается диагностики внутренних патологий, то она, к сожалению, проблематична.
Сотни видов грибов относят к группе деструкторов. Дереворазрушающие грибы поражают как растущие деревья, так и деловую древесину, уничтожая 10—30 % от заготовленных материалов. Грибы разрушают деревянные постройки и перекрытия (домовые грибы), шпалы, фанеру. Обладая широким набором ферментов, портят нефтепродукты, оптические изделия, лакокрасочные покрытия, вызывают коррозию металлов. Уничтожают книги, используя для питания клей, ткани, бумагу, кожу, краски, нитки. Известно, что слои красок на картинах могут деформироваться под воздействием грибов.
— Но не всё так плохо, — замечает Светлана Никитина. — Грибы приносят большую пользу лесному хозяйству, помогая выращивать здоровый посадочный материал. Микоризообразующие грибы снабжают растения водой, выполняя роль корневых волосков, потому что их гифы способны проникать далеко и повсюду. Грибы обеспечивают своего симбионта и минеральными элементами, переводя их в доступную для него форму, а также защищают растения от патогенных собратьев.
— При слове «микориза» (связь мицелия гриба и корней высших растений) многие, обычно, представляют березу с растущими под ней подберезовиками, — говорит Светлана Михайловна. — Но в мире есть масса микоризообразователей. Так, ученые выяснили, что 80 % сосудистых растений имеют полезные для себя симбиотические отношения с грибами, отдавая взамен часть углеводов, образуемых при фотосинтезе.
С помощью грибов можно регулировать численность вредных насекомых. Биопрепарат боверин (на основе гриба боверия) используют, например, против табачного трипса, тли, тепличной белокрылки; в открытом грунте применяют против колорадского жука. В природе гриб может поражать больше 100 видов насекомых. На погибших личинках (прикрепляющихся в верхнем ярусе листьев) образуется налет спор, которые падают вниз, заражая других особей.
— Известны грибы, развивающиеся и на грибах, — это сверх- или гиперпаразиты, — добавляет исследовательница. — Так, гриб рода ампеломицес паразитирует в естественных условиях на мицелии, спорах и плодовых телах мучнисто-росяных грибов, поражающих различные растения. Препарат ампеломицин (на основе этого гриба) используют для защиты огурцов в теплицах и яблони от мучнистой росы. Примеры сверхпаразитизма можно увидеть и невооруженным глазом в лесу. Если вы заметили на крупном плодовом теле гриба другие мелкие «грибочки», значит, это гиперпаразит.
— Интересен опыт использования грибов в качестве антагонистов паразитных видов, — отмечает Светлана Никитина. — Так, грибы рода триходерма образуют целый ряд антибиотиков (виридин, глиотоксин и др.), которые подавляют развитие почвенных патогенов, вызывающих у растений болезни увядания и корневые гнили.
Среди грибов есть и хищные виды. Известно более 100 видов грибов, способных поймать, убить и использовать в пищу микроскопических животных — нематод, коловраток, простейших или мелких насекомых. Нематоды (круглые черви размером от 0,1 до 1,0 мм) живут в почве. Некоторые из них нападают на корни, листья, стебли растения, вызывая значительное снижение его продуктивности или гибель.
Бороться с нематодами довольно сложно. На помощь приходят хищные грибы, которые в присутствии нематод начинают образовывать на мицелии различные приспособления для их ловли: липкие сети, кольца, клейкие головки. Нематоды, попадая в ловушку, прилипают и запутываются, грибница тотчас проникает в них и буквально съедает изнутри. Если нематода крупная, то может вырваться из тесных объятий, но маленький кусочек мицелия, оставшийся на теле, всё равно обездвижит ее и погубит через пару суток. В практике сельского хозяйства используют препарат нематофагин (на основе гриба рода артроботрис) для борьбы с галловыми нематодами в теплицах на огурцах, томатах, салате, а также при выращивании шампиньонов.
В презентации Светланы Никитиной было представлено много авторских микрофотографий, в том числе из жизни нематод на луке-шалоте.
— Если обобщить свойства грибов, следует отметить ряд особенностей, — подводит итог миколог. — У них тесный контакт с почвой из-за мицелиальной структуры, высокая скорость размножения (так, у гигантского дождевика образуется полтора миллиарда спор), роста и метаболизма — они наращивают километры мицелия буквально за несколько суток. Благодаря различным механизмам изменчивости постоянно появляются новые формы грибов с высокими адаптационными качествами.
При неблагоприятных условиях грибы впадают в спячку, при оптимальных показателях — тотчас начинают активно расти и размножаться. Представители этого царства обитают практически в каждом уголке планеты, и могут как причинять вред, так и приносить пользу — человеку, растениям, животным. Поэтому изучать грибы не только интересно, но и необходимо: ведь если использовать их свойства себе на благо, можно улучшить различные отрасли промышленности и сельского хозяйства, а также быт и здоровье.
Алёна Литвиненко
Светлана Никитина
Микрофото Светланы Никитиной, фото Елены Трухиной и Ольги Ивановой
