生命の世界

＜26>Unit Four. 生命の進化と多様性

18. 菌類が大地を侵す

18.9. 菌類の生態的役割

分解者

菌類は細菌とともに生物圏の主要な分解者である。 有機物を分解し、その分子に閉じ込められていた物質を生態系に戻して循環させる。 木材の主成分であるリグニンを分解できるのは、事実上、菌類だけである。 26）有機物の分解には、生きている動植物を攻撃して有機物を得るものと、死んだ動植物を攻撃するものがある。 真菌はしばしば動植物の病気を引き起こす生物として作用する。 図18.12に示すArmillariaという菌は、針葉樹の群落に感染している。 この菌は丸で示した領域の中央で発生し、外に向かって成長する。 真菌は毎年何十億ドルもの農業損失をもたらしている。

図18.12. 世界最大の生物？

ここに示すモンタナ州の針葉樹林の3つの個別の地域を苦しめる病原真菌であるアルミラリアは、単一のクローンとして中心から成長する。 写真下部の大きなパッチはほぼ 8 ヘクタールです。

商業的利用

菌類を生態学的に重要なものにしている同じ積極的な代謝は、多くの方法で商業的利用に供されています。 パンやビールの製造は、エタノールと二酸化炭素を大量に生産する単細胞の菌類である酵母の生化学的活動に依存している。 チーズやワインの繊細な風味は、ある種の菌類の代謝過程によるものである。 クエン酸などの有機物を培養菌が生化学的に製造することで、多くの産業が成り立っている。 ペニシリンをはじめ、多くの抗生物質は菌類に由来する。

食用菌と毒菌

子嚢菌や担子菌の多くは食用になる（図18・13a、b）。 これらは商業的に栽培されているほか、自然界から採取することもできます。 担子菌のアガリクス・ビスポラスは、野生でも生育しているが、世界で最も広く栽培されているキノコの一つである。 小さいうちは「ボタンマッシュルーム」として知られ、大きくなると「ポートベローマッシュルーム」として売られることもある。 その他の食用菌の例としては、イエローシャンテレル（Cantharellus cibarius）、モレル（図18.7b参照）、シイタケ（Lentinula edodes）などがある。 多くのキノコは毒を持つため、食用にする場合は十分な注意が必要である。 毒キノコ（図18.13c）は、軽いアレルギーや消化器系の反応から、幻覚、臓器不全、死亡まで、さまざまな症状を引き起こします

図18.13. 食用のキノコと毒キノコ

食用のキノコには、（a）ボタンマッシュルーム（Agaricus bisporus）、（b）イエローシャンテレル（Cantharellus cibarius）などがあります。

菌類の仲間

菌類は、藻類や植物と様々な密接な関わり合いを持ち、生物界で非常に重要な役割を担っています。 これらの関連は通常、従属栄養生物（菌類）と光合成生物（藻類や植物）の間で能力を共有することを含んでいます。 菌類は、環境からミネラルなどの栄養素を効率よく吸収する能力を、光合成生物は、太陽光を利用して有機分子を作る能力を提供する。 しかし、菌類には食料源がなく、光合成生物には栄養源がない。 2606>

菌根菌（きんこんきん）。 菌類と植物の根の間の関連は、菌根（ギリシャ語でmyco、菌類、rhizos、根）と呼ばれています。 全植物の約8割の根がこの菌根に関与しているといわれています。 実際、世界の植物の根の総重量のうち、菌類が占める割合は15％にものぼると推定されている。 図18.14は、この関係がいかに広範囲に及ぶかを示している。 左の根は、菌類と関係のない松の木の根である。 中央と右の根は菌根を示す。 菌根が根の表面積を大きくしていることがわかる。 菌根では、菌のフィラメントが根の末端部の表皮（一番外側の細胞層）から突き出て、効率のよい根毛のような働きをしている。 菌糸は土壌から植物の根へのリンなどのミネラルの直接輸送を助け、植物は共生する菌類に有機炭素を供給する。 松の根の菌根。

左から菌類を伴わない松の根、Rhizopogonが形成する白い菌根、Pisolithusが形成する黄褐色の菌根。

最古の化石植物にはしばしば菌根があり、植物による土地への侵入に重要な役割を果たしたと考えられています。 当時の土壌は有機物がまったくなく、菌根植物はそのような不毛な土壌で特に成功する。

地衣類 地衣類とは、菌類と光合成を行うパートナーとの結合体である。 地衣類は、菌類と光合成を行うパートナーとの結合体であり、これまでに確認されている1万5000種の地衣類のうち、20種を除くすべての種で子嚢菌が菌類パートナーとして用いられている。 地衣類は、目に見える大部分を菌類が占めるが、菌類内の菌糸の層の間には、シアノバクテリアや緑藻類、あるいはその両方が織り込まれていることもある。 半透明の菌糸の層から十分な光が入り、光合成が可能である。 特殊な菌糸が光合成細胞を包み、時には貫通し、光合成細胞で作られた糖やその他の有機分子を集めて菌体に運ぶ高速道路としての役割を担っている。 また、菌類は特殊な生化学的シグナルをシアノバクテリアや緑藻類に送り、菌類と無関係に生育した場合には生成しないような代謝物質を生成するように仕向ける。 実際、菌類は光合成のパートナーなしには成長も生存もできない。 多くの生物学者は、この特殊な共生関係を、協力というよりむしろ奴隷的な関係、つまり、菌類が光合成生物を制御して寄生していると特徴づけている。

菌類の丈夫な構造とそのパートナーの光合成能力により、地衣類は山の頂上から砂漠の乾いた裸岩まで、過酷な生息環境に侵入できるようになった。 図18.15の岩の上に生えているオレンジ色の物質が地衣類である。 地衣類は、このような過酷で露出した場所において、しばしば最初の植民地となり、岩を破壊し、他の生物の侵入のための舞台を整える。

図18.15. 岩に生える地衣類

地衣類は雨露に溶けた物質を容易に吸収するため、大気中の汚染物質に対して非常に敏感である。 地衣類が都市部やその周辺に少ないのはこのためで、自動車交通や産業活動によって発生する二酸化硫黄に非常に敏感なのです。 このような汚染物質が地衣類のクロロフィル分子を破壊するため、光合成が減少し、菌類と藻類またはシアノバクテリアの間の生理学的バランスが崩れます。 真菌は重要な分解者であり、その他多くの重要な生態学的および商業的役割を担っている。 菌根は、菌類と植物の根との間の共生関係である。 2606>

調査 & 分析

ツボカビはカエルを殺しているのか

この章の前半で学んだように、ツボカビは、第38章（799ページ）でより詳しく説明する、世界的に相次ぐ両生類の絶滅に大きな役割を演じていると考えられています。 ツボカビの役割について私たちが気づいたのは、1993年にクイーンズランド州（オーストラリア北東部）でカエル の大量死が報告されたときでした。 あらゆる種類のカエルが被害を受けたようで、個体群が全滅してしまいました。 クイーンズランド州北部の熱帯雨林では、シャープノーズトレントフロッグ（Taudactylus acutirostris）の個体群が深刻な影響を受け、絶滅の危機に瀕していることが判明した。 ジェームズ・クック大学、メルボルン動物園、タロンガ動物園に保護コロニーが設置され、種の保存が試みられました。 しかし、残念ながら種の保存は失敗に終わった。 コロニーにいるすべてのカエルが死んでしまったのです。

何がカエルを殺したのでしょうか？ この疑問に対する答えは、1998年に研究者が病気のカエルの上皮（皮膚）を走査型電子顕微鏡で調べたところ、右の顕微鏡写真に見られるようなものが見つかりました。 通常、比較的滑らかな表面をしている瀕死のカエルの上皮は荒れ、表面から球状の物体が突き出ていました。

これらの突起はツボカビの無性生殖構造である胞子嚢（ほうしのう）です。 その1つを間近で見ることができる（挿入図）。 それぞれの胞子嚢はほぼ球形で、1つ以上の小さな突起がある。 それぞれの胞子嚢には、数百万個の小さな胞子が発育している。 管の先端を塞いでいる栓がなくなると、胞子は隣接する皮膚細胞の表面や水中に放出され、鞭毛によって他の宿主に出会うまで泳ぐことができる。 2606>

感染したツボカビを調べたところ、Batrachochytrium dendrobatidisという種のツボカビであることが判明しました。 これは予想外であった。 ツボカビは通常、水や土の中に存在し、植物や昆虫に感染するいくつかの種類が知られていますが、脊椎動物に感染するツボカビはこれまで知られていませんでした。

これらの最初の走査型電子顕微鏡写真の結果は、クイーンズランド州のカエルの大量死がツボカビによって引き起こされたというかなり有力なケースであったようです。 しかし、より直接的な証拠を示すために、ツボカビがカエルを殺す能力を直接評価する一連の実験が行われました。

そのような実験の1つでは、多くの実験の典型として、Dendrobates属のカエルの一部をツボカビにさらし、他のカエルをさらしませんでした。 3週間後、すべてのカエルは、カエルを殺す病気の臨床的徴候である脱皮を調べられました。 結果は上の円グラフに見られる。

1. 概念を適用する この研究では、従属変数がありますか？ もしそうなら、それは何ですか？

2.データを解釈する。 非曝露のカエルにおける病気の発生率は？ 曝露されたカエルでは？

3 推論する。 ツボカビB. dendrobatidisへの曝露と、カエルの生命を脅かす病気の臨床徴候である皮膚感染症の発症に関連はあるか？

4. 結論を出す ツボカビへの曝露が、カエルを殺す病気を発症する可能性にどのような影響を及ぼすか

5. さらなる分析

a. 世界中で多くの種類のカエルやサンショウウオが死滅している。 この実験は、両生類がツボカビに感染しやすいかどうかを一般的に判断する方法を示唆しているのでしょうか？

b. 過去にもいくつかのカエルの死滅が起こったが、これほど深刻なものはなかった。 B. dendrobatidisは新種だと思いますか、それとも地球温暖化やオゾン層破壊に伴う紫外線の増加などの環境変化が原因だと思いますか？ 議論してください。

理解度テスト

1. 複雑な多細胞生物の最も重要な特徴は

a. 細胞間のコミュニケーション

b. 細胞の発達

c. 細胞の特殊性

2.

d. 細胞の生殖

2. 次のうち、真菌界の特徴でないものはどれか。

a.従属栄養

b. セルロース系細胞壁

c. 核分裂

d. 運動性のない精子

3. 真菌の本体は

a. 菌糸

b. 分枝

c. キノコ

d. 粘膜である。

4.菌類の繁殖

a. 有性・無性の両方

b. 有性のみ

c. 無性のみ

d. 分裂により

5.菌糸体による

f… モレルやトリュフは、菌類門

aに属します。 接合菌門

b. 子嚢菌門

c. 担子菌門.

d. 接合菌は他の菌類と異なり、

a. 菌糸を作らない。

b. 子実体。

c. 異核体。

d. 子嚢体。

7. 子嚢菌は生殖胞子を

aで形成して、その中に子嚢を作る。 b. 基質果皮のエラ

c. 胞子嚢

d. 菌糸

8. 担子菌の減数分裂は

a. hyphae.

b. basidia.

c. mycelium.

d. basidiocarp.

9で行われる。 地衣類は、

a. 植物と菌類、

b. 藻類と菌類、

c. シロアリと菌類、

d. サンゴと菌類が相互に関連している

10.地衣類は、植物と菌類、

d. 菌根は植物の

a. 水

b. 酸素

c. 二酸化炭素

d. ミネラル