AZ ÉLŐVILÁG

Negyedik egység. Az élet evolúciója és sokfélesége

18. A gombák meghódítják a szárazföldet

18.9. A gombák ökológiai szerepe

A bontók

A gombák a baktériumokkal együtt a bioszféra fő bontói. Lebontják a szerves anyagokat, és az ezekbe a molekulákba zárt anyagokat visszavezetik az ökoszisztéma körforgásába. A gombák gyakorlatilag az egyetlen olyan organizmusok, amelyek képesek lebontani a lignint, a fa egyik fő alkotóelemét. Az ilyen anyagok lebontásával a gombák az elhalt szervezetek testéből származó szenet, nitrogént és foszfort más szervezetek számára hozzáférhetővé teszik.

A szerves anyagok lebontása során egyes gombák az élő növényeket és állatokat támadják meg szerves molekulák forrásaként, míg mások az elhaltakat. A gombák gyakran járnak el betegséget okozó szervezetként mind az állatok, mind a növények számára. A 18.12. ábrán látható Armillaria gomba egy tűlevelű állományt fertőz meg. A gomba a körökkel jelzett terület közepén ered, és kifelé növekszik. A gombák évente több milliárd dollárnyi mezőgazdasági veszteségért felelősek.

18.12. ábra. A világ legnagyobb organizmusa?

Az itt látható, a montanai tűlevelű erdők három különálló régióját sújtó patogén gomba, az Armillaria egyetlen klónként növekszik egy központi fókuszból. A kép alján látható nagy folt csaknem 8 hektárnyi.”

Kereskedelmi felhasználás

Azt az agresszív anyagcserét, amely a gombákat ökológiai szempontból fontossá teszi, sokféleképpen hasznosítják kereskedelmi célokra. Mind a kenyér, mind a sör előállítása az élesztők biokémiai tevékenységétől függ, olyan egysejtű gombákétól, amelyek bőséges mennyiségű etanolt és szén-dioxidot termelnek. A sajt és a bor finom ízét egyes gombák anyagcsere-folyamatainak köszönheti. Hatalmas iparágak függnek a szerves anyagok, például a citromsav biokémiai előállításától a tenyészgombák által. Számos antibiotikum, köztük a penicillin is, gombákból származik.

Ehető és mérgező gombák

Az aszkomycéta és bazidiomycéta gombák számos fajtája ehető (18.13a, b ábra). Kereskedelmi forgalomban termesztik őket, és a vadonból is szedhetők. A bazidiomycéta Agaricus bisporus vadon nő, de a világon az egyik legszélesebb körben termesztett gomba is. Kicsiben “gombagombaként” ismert, nagyobb méretben portobello gombaként is árulják. Az ehető gombák közé tartozik még a sárga rókagomba (Cantharellus cibarius), a laskagomba (lásd a 18.7b. ábrát) és a shiitake (Lentinula edodes). Nagy körültekintéssel kell eljárni a fogyasztásra szánt gombák kiválasztásakor, mivel számos faj mérgező a bennük található toxinok miatt. A mérgező gombák (18.13c. ábra) az enyhe allergiás és emésztési reakcióktól a hallucinációig, a szervi elégtelenségig és a halálig számos tünetet okozhatnak.

18.13. ábra. Ehető és mérgező gombák.

Az ehető gombák közé tartozik (a) a gombagomba (Agaricus bisporus) és (b) a sárga rókagomba (Cantharellus cibarius). A mérgező gombák közé tartozik (c) az Amanita muscaria.

Gombatársulások

A gombák számos olyan bensőséges társulásban vesznek részt az algákkal és a növényekkel, amelyek nagyon fontos szerepet játszanak a biológiai világban. Ezek a társulások jellemzően egy heterotróf (a gomba) és egy fotoszintetizáló (az alga vagy növény) közötti képességmegosztást foglalnak magukban. A gomba hozzájárul ahhoz a képességhez, hogy ásványi anyagokat és más tápanyagokat nagyon hatékonyan felszívjon a környezetből; a fotoszintetizáló pedig ahhoz a képességhez, hogy a napfényt szerves molekulák felépítésére használja fel. Egyedül a gombának nincs táplálékforrása, a fotoszintetizátornak nincs tápanyagforrása. Együtt mindketten hozzáférnek mind a táplálékhoz, mind a tápanyagokhoz, egy olyan partnerséget alkotva, amelyben mindkét résztvevő hasznot húz.

Mikorrhiza. A gombák és a növények gyökerei közötti társulásokat mikorrhizáknak nevezzük (görögül myco, gomba, és rhizos, gyökér). A növényfajok mintegy 80%-ának gyökerei ilyen társulásokban vesznek részt. Sőt, becslések szerint a gombák a világ összes növényi gyökerének 15%-át teszik ki! A 18.14. ábra mutatja, milyen kiterjedt lehet ez a kapcsolat. A bal oldali gyökerek olyan fenyőfák gyökerei, amelyek nem állnak kapcsolatban gombákkal. A középső és a jobb oldali gyökerek mikorrhizát mutatnak. Látható, hogy a mikorrhiza jelentősen megnöveli a gyökér felületét. A mikorrhizában a gombafonalak szuperhatékony gyökérszőrszálakként működnek, amelyek a gyökér terminális részeinek epidermiszéből, azaz legkülső sejtrétegéből nyúlnak ki. A gombafonalak segítik a foszfor és más ásványi anyagok közvetlen átvitelét a talajból a növény gyökerébe, míg a növény szerves szénnel látja el a szimbiózisban élő gombát.

18.14. ábra. Mikorrhiza a fenyők gyökerein.

Balról jobbra a fenyő gyökerei, amelyekhez nem társult gomba, a Rhizopogon által képzett fehér mikorrhiza és a Pisolithus által képzett sárgásbarna mikorrhiza.

A legkorábbi fosszilis növények gyakran rendelkeznek mikorrhizás gyökerekkel, amelyekről úgy gondolják, hogy fontos szerepet játszottak a növények szárazföldi térhódításában. Az akkori talajokból teljesen hiányozhatott a szerves anyag, és a mikorrhizás növények különösen sikeresek az ilyen terméketlen talajokon. A legprimitívebb, ma is élő érrendszeri növények továbbra is erősen függenek a mikorrhizáktól.

Lichens A zuzmó egy gomba és egy fotoszintetizáló partner közötti társulás. A 15 000 különböző, eddig jellemzett zuzmófaj közül 20 kivételével mindegyikben aszkomicéták a gombapartnerek. A zuzmó látható testének nagy részét a gomba alkotja, de a gombán belüli hifák rétegei között cianobaktériumok, zöld algák vagy néha mindkettő megtalálható. A hifák áttetsző rétegeibe elegendő fény hatol be ahhoz, hogy lehetővé tegye a fotoszintézist. Speciális gombahifák burkolják be a fotoszintetizáló sejteket, és néha behatolnak azokba, hogy a fotoszintetizáló sejtek által előállított cukrokat és egyéb szerves molekulákat összegyűjtsék és a gombatestbe juttassák. A gomba speciális biokémiai jeleket továbbít, amelyek a cianobaktériumokat vagy zöld algákat olyan anyagcsere-anyagok előállítására késztetik, amelyeket a gombától függetlenül nem termelnének. A gomba valójában nem képes növekedni vagy túlélni fotoszintetizáló partnere nélkül. Sok biológus ezt a különleges szimbiózis kapcsolatot inkább rabszolgaságként, mintsem együttműködésként jellemzi, a fotoszintetizáló szervezetnek a gomba gazdatest általi ellenőrzött parazitaként.

A gomba tartós felépítése és partnere fotoszintetikus képességei együttesen lehetővé tették, hogy a zuzmók a legzordabb élőhelyekre is behatoljanak, a hegycsúcsoktól a sivatagi száraz, csupasz sziklafalakig. A 18.15. ábrán látható sziklákon növekvő narancssárga anyag egy zuzmó. Az ilyen zord, kitett területeken gyakran a zuzmók az első telepesek, akik lebontják a sziklákat és előkészítik a terepet más élőlények inváziójának.

18.15. ábra. Sziklán növekvő zuzmók.

A zuzmók rendkívül érzékenyek a légköri szennyező anyagokra, mivel könnyen felveszik az esőben és a harmatban oldott anyagokat. Ez az oka annak, hogy a zuzmók általában nincsenek jelen a városokban és azok környékén – a gépjárműforgalom és az ipari tevékenység által termelt kén-dioxidra rendkívül érzékenyek. Az ilyen szennyező anyagok elpusztítják klorofillmolekuláikat, és így csökkentik a fotoszintézist, valamint felborítják a gomba és az algák vagy cianobaktériumok közötti fiziológiai egyensúlyt.

Kulcsfontosságú tanulási eredmény 18.9. A gombák kulcsfontosságú lebontók, és számos más fontos ökológiai és kereskedelmi szerepet játszanak. A mikorrhizák a gombák és a növényi gyökerek közötti szimbiotikus társulások. A zuzmók egy gomba és egy fotoszintetizáló partner (cianobaktérium vagy alga) közötti szimbiózis társulások.

Kérdés & Elemzés

A chytridek megölik a békákat?

Amint azt e fejezetben korábban megtanultad, a chytridgombákról feltételezik, hogy jelentős szerepet játszanak a kétéltűek kihalásának világméretű hullámában, amelyet a 38. fejezetben (799. oldal) sokkal részletesebben tárgyalunk. A chytridák lehetséges szerepének tudatosítása 1993-ban kezdődött Queenslandben (Ausztrália északkeleti részén), amikor a békák tömeges kihalásáról érkezett jelentés. Úgy tűnt, hogy mindenféle békafaj érintett, és egész populációk pusztultak ki. Queensland északi részének esőerdeiben az éles orrú torrentbéka (Taudactylus acutirostris) populációit olyan súlyosan érintettnek találták, hogy a kihalás veszélye fenyegette. A James Cook Egyetemen, valamint a melbourne-i és a tarongai állatkertben fogságban tartott kolóniákat hoztak létre, hogy megpróbálják megőrizni a fajt. Sajnos a faj megőrzése nem sikerült. A telepeken minden béka elpusztult.

Mi ölte meg a békákat? A választ erre a kérdésre 1998-ban kaptuk meg, amikor a kutatók pásztázó elektronmikroszkóp alatt megvizsgálták a beteg békák hámját (bőrét), és azt látták, amit a jobb oldali fotómikroszkópiákon láthatunk. Az általában viszonylag sima felületű, haldokló békák hámja érdes volt, és gömb alakú testek álltak ki a felszínből.

Ezek a kiemelkedések zoosporangiumok, a chytridgomba aszexuális szaporodási struktúrái. Az egyiket közelről mutatjuk (mellékelt kép). Minden zoosporangium nagyjából gömb alakú, egy vagy több kis kiálló csővel. Minden egyes zoosporangiumban apró zoosporák milliói fejlődnek. Amikor a cső csúcsát elzáró dugó eltűnik, a spórák a szomszédos bőrsejtek felszínére vagy a vízbe ürülnek, ahol zászlórudaik segítségével addig úsznak, amíg egy másik gazdaszervezettel nem találkoznak. Amikor az egyik zoospóra egy másik béka bőrével érintkezik, rögzül és új zoosporangiumot képez a bőr felszín alatti rétegében, megújítva a fertőzési ciklust.

A fertőző chytridák vizsgálata kimutatta, hogy a Batrachochytrium dendrobatidis faj tagjai. Ez váratlan volt. A chytridák jellemzően a vízben és a talajban találhatók, és bár több olyan típusuk is ismert, amelyek növényeket és rovarokat fertőznek, eddig nem volt ismert olyan chytrid, amely gerinceseket fertőzött volna meg.

Ezek a kezdeti pásztázó elektronmikroszkópos eredmények elég meggyőzőnek tűntek arra nézve, hogy a chytridák okozták a békák tömeges pusztulását Queenslandben. A közvetlenebb bizonyítás érdekében azonban egy sor olyan kísérletet végeztek, amelyekben közvetlenül értékelték a chytridgombának a békák elpusztítására való képességét.

Az egyik ilyen kísérletben, amely sok más kísérletre jellemző, a Dendrobates nemzetséghez tartozó békák egy részét kitették a chytrideknek, másokat pedig nem. Három hét elteltével minden békát megvizsgáltak a békaölő betegség klinikai jelének számító bőrelváltozás szempontjából. Az eredmények a fenti kördiagramokon láthatók.

1. Fogalmak alkalmazása. Ebben a vizsgálatban van-e függő változó? Ha igen, mi az?

2. Az adatok értelmezése. Mekkora a betegség előfordulása a nem exponált békáknál? A kitett békák esetében?

3. Következtetések levonása. Van-e összefüggés a B. dendrobatidis chytridnek való kitettség és a bőrfertőzés kialakulása között, amely a békák életveszélyes megbetegedésének klinikai jele?

4. Következtetések levonása. Milyen hatással van a chytrideknek való kitettség a békaölő betegség kialakulásának valószínűségére?

5. További elemzés

a. Sokféle béka és szalamandra pusztul világszerte. Lehetséges-e ezzel a kísérlettel meghatározni, hogy mennyire általános a kétéltűek fogékonysága a chytrid-fertőzésre?

b. Bár a múltban történt már néhány békapusztulás, de egyik sem volt közel sem ilyen súlyos. Ön szerint a B. dendrobatidis egy új faj, vagy Ön szerint környezeti változások, például a globális felmelegedés vagy az ózonréteg csökkenése miatt megnövekedett UV-sugárzás lehet az ok? Beszélje meg.

Tesztelje a megértését

1. Az összetett többsejtű szervezetek legfontosabb jellemzője

a. a sejtek közötti kommunikáció.

b. a sejtfejlődés.

c. a sejtspecializáció.

d. a sejtek szaporodása.

2. Az alábbiak közül melyik nem jellemző a gombák birodalmára?

a. heterotróf

b. a cellulóz sejtfal

c. a sejtek szaporodása. nukleáris mitózis

d. nem mozgékony spermiumok

3. A gombák fő teste a

a. hifa.

b. szepta.

c. gomba.

d. micélium.

4. A gombák szaporodnak

a. ivarosan és ivartalanul is.

b. csak ivarosan.

c. csak ivartalanul.

d. töredezéssel.

5. A gombák szaporodnak

. A morzsa és a szarvasgomba a gombafélék törzsébe tartozik

a. Zygomycota.

b. Ascomycota.

c. Basidiomycota.

d. Chytridiomycota.

6. A zigomycetek különböznek a többi gombától, mert nem termelnek

a. micéliumot.

b. termőtesteket.

c. heterokariont.

d. sporangiumot.

7. Az aszkomycetek szaporító spórákat képeznek

a. egy speciális zsákba, az ascusba.

b. a bazídiumon lévő kopoltyúkba.

c. a sporangiopórákba.

d. a micéliumba.

8. Az aszkuszban. A meiózis a bazídiumos gombáknál a

a. hifákban.

b. bazídiumokban.

c. micéliumban.

d. bazídiumkocsányban.

9. történik. A zuzmók mutualista társulások

a. növények és gombák.

b. algák és gombák.

c. termeszek és gombák.

d. korallok és gombák.

10. A mikorrhiza segít a növényeknek

a. vízhez jutni.

b. oxigénhez.

c. szén-dioxidhoz.

d. ásványi anyagokhoz.