Biodiversità di botanica

06/03 (Secondo argomento biodiversità) funghi

Per convenzione i funghi vengono spiegati dalla botanica, ma non sono piante perché non sono autotrofi, non hanno cloroplasti, non svolgono la fotosintesi clorofilliana, ma da un certo punto di vista sono più simili agli animali che alle piante.

Si stima che la biodiversità dei funghi sia così bassa che le specie di funghi attualmente viventi superano i milioni, ad oggi sono state identificate meno di 100 mila specie di funghi.

Sono oggetto di una materia: micologia.

I funghi fanno parte della nostra vita quotidiana per molteplici aspetti. In primis sono degli alimenti, alcuni sono commestibili (eduli), ci sono alcuni funghi in cui non si è ancora capita la condizione di coltura (tartufi).

Per esempio ci sono gli orecchioni, gli champignon, i porcini (difficilmente coltivabili).

Alcuni funghi non si possono mangiare, ma sono importanti perché sono alla base della nostra catena alimentare. Loro intervengono insieme ai microrganismi batteri nella decomposizione. Possono trasformare la materia organica in inorganica nel processo di mineralizzazione.

Sono quindi i principali decompositori della materia organica, trasformano materia organica in materia inorganica nel processo di mineralizzazione.

Questo è un effetto benefico, perché restituisce ai produttori primari, cioè le piante, la materia inorganica per poter reiniziare il ciclo di sintesi della materia organica.

L’effetto benefico è il riciclo degli elementi,

Ma hanno anche degli effetti dannosi, perché essendo capaci di degradare la materia organica possono contaminare gli alimenti o altri materiali (nulla sul cibo o sul muro).

Ci sono intossicazioni alimentari dovute a frutta secca, che sono dovute alle micotossine dei funghi.

I funghi sono importanti per l’uomo e per le piante, perché possono entrare in stretta comunicazione con le piante alimentari, perché possono stabilire relazioni endosimbiotiche con le radici delle piante. L’apparato radicale di una pianta è espanso da un’enorme quantità di ife, filamenti del corpo di un fungo.

L’associazione tra la radice di una pianta e il fungo è chiamata micorriza. È simile all’associazione anabela azolla, ma qui c’è un fungo.

Quindi la pianta al fungo offre composti del carbonio, il fungo fornisce alla pianta nutrienti che assorbe dal terreno, quindi la micorriza aumenta la capacità assorbente della pianta, la conseguenza di ciò è che la pianta cresce di più e più velocemente. (Le radici aumentano la capacità di contatto con il terreno). Quindi la micorriza aumenta la produzione vegetale globale.

Gli agricoltori piantano piante con radici micorrizate o infettano nel terreno le spore del fungo, in modo da far crescere il fungo a contatto con la radice e aiutare la pianta a crescere più velocemente e meglio (l’80% delle piante ha radici così).

Le piante crescono grazie al loro microbiota, hanno anche un proprio microbiota, che è quello del terreno.

I funghi sono causa di patologie, alcune dermatiti sono causate da funghi dermatofiti (più famoso è la tinea corporis). Ma le micosi sono anche delle piante. Tipo una pianta di mais è ridotta come fosse carbone da un fungo.

I funghi fanno parte dell’alimentazione quotidiana, anche nella fermentazione del vino e birra c’è il lievito Saccharomyces cerevisiae (?), sempre lui è usato nel pane, che ha fermentazione alcolica, ma quando viene messo nel forno il fungo viene abbattuto e quello che resta come buchetto nel pane è la CO2. Anche la salsa di soia è fermentata da questo fungo.

Anche i funghi sono una fonte inesplorata di principi attivi con potenziale farmacologico.

Esempio: penicillina (molecola per cui noi siamo vivi. Isolata dal Penicillium notatum) o ciclosporina (vasodilatatore che permette di far eseguire i trapianti evitando i rigetti).

I principali caratteri dei funghi

Sono organismi eucarioti, ma appartengono a un regno a sé stante.

(Abbiamo 3 domini: batteri, archea e eucarioti. Negli eucarioti ci sono regno animali, protisti, piante e funghi).

È a sé stante perché, pur essendo un organismo eucariote, perché possiede gli organelli tipici di una cellula eucariotica, il nucleo è molto piccolo e contenente una quantità di DNA intermedia tra una cellula procariotica e quella di altri eucarioti.

A differenza delle piante i funghi non sono autotrofi e quindi non possono procurarsi nutrimenti dalla fotosintesi clorofilliana, perché le loro cellule non hanno i cloroplasti (e plastidi in generale), quindi sono eterotrofi al pari degli animali, anche se non hanno un vero apparato digerente. Sono eucarioti anche se la loro parete non è fatta da cellulosa come nelle piante, questa parete è specifica dei funghi, formata da chitina, polisaccaride formato dalla ripetizione di residui di N-acetil glucosammina formata da unità di glucosio.

(Domanda esame: Quali sono i caratteri dei funghi? Sono eucarioti, eterotrofi, non possono essere autotrofi in nessun modo non facendo fotosintesi perché mancano cloroplasti e la parete è costituita da chitina).

Essendo eterotrofi devono procurarsi nutrimento dall’esterno. La cellula fungina quando deve nutrirsi secerne degli enzimi che degradano la materia organica vivente, questa materia complessa viene degradata e ridotta a una materia più semplice e più facilmente assorbibile, questo processo è chiamato digestione.

A questo punto la materia organica complessa che è stata digerita può essere assorbita.

Quindi sono tre le fasi della nutrizione per assorbimento dei funghi (meccanismo di eterotrofia per assorbimento):

• 1 fase = secrezione enzimi verso l’esterno.
• 2 fase = loro vanno a degradare materia organica complessa in un processo chiamato digestione. Viene ridotta in una materia organica più semplice.
• 3 fase = assorbimento.

Il fungo non può produrre materia organica da sé come le piante.

Come si riproducono i funghi

Si riproducono mediante spore = piccoli corpi riproduttivi.

I funghi sono evoluti tanto da riprodursi o per riproduzione asessuata o sessuata.

Asessuata avviene tramite processo di mitosi, la sessuata avviene tramite meiosi.

Le spore prodotte tramite mitosi si chiamano mitospore o conidi.

Le spore prodotte tramite meiosi si chiamano meiospore (ci sono tanti nomi in base ai funghi che producono le meiospore, queste prendono il nome dai funghi che le producono).

Il micelio è il corpo di un fungo, non organizzato in tessuti e organi, chiamato tallo (corpo di organismi vegetali o non vegetali tipo alghe e funghi, in cui non si possono distinguere veri tessuti e organi, ma pseudotessuti e pseudoorgani).

Il corpo delle piante è il cormo, costituito da tessuti e organi (radici, fusto e foglie).

Il micelio è un insieme di ife, cioè singoli filamenti che si intrecciano tra loro a formare il corpo del fungo che chiamiamo micelio.

Sporangio = ifa che produce spore.

Le ife si allungano per: accrescimento apicale. Perché l’accrescimento avviene all’apice dell’ifa dove ci sono vescicole provenienti dall’apparato del Golgi che vanno a fondersi sulla membrana plasmatica dell’ifa per liberare i polisaccaridi di parete come la chitina e tutti i componenti che le servono per crescere, all’esterno.

13/03

Tipi di ife

Ci sono due tipi di ife a seconda della presenza di setti che separano le ife in più dipartimenti:

• Ife cenocitiche = senza setti. Il micelio assume una forma di un’unica grande cellula multinucleata. L’ifa contiene più nuclei.
• Ife settate = nuclei separati l'uno dall'altro da un setto, come fossero più cellule.

Dentro l’ifa quindi non ci sono le cellule ma i nuclei.

Queste sono caratteristiche dei funghi più evoluti, che sono quelli che già conosciamo perché sono visibili macroscopicamente; appartengono alla classe degli asco e basidiomiceti, che formano corpi fruttiferi macroscopici.

Quello che noi chiamiamo fungo è solo una parte del fungo ma solo una parte, il suo corpo fruttifero, cioè ciò che deriva dalla riproduzione sessuale, e questi corpi sono tipici dei funghi che chiamiamo ascomiceti e basidiomiceti.

Il corpo fruttifero degli ascomiceti si chiama ascocarpo (tipo Morchella esculenta).

Il basidiocarpo è il corpo fruttifero dei basidiomiceti, loro hanno:

Colorazione aposematica = colorazione di avvertimento, strategia che rende visibili i funghi come avvertimenti della loro pericolosità.

Il resto del fungo si trova dentro il suolo e può essere grande centinaia di migliaia di metri.

La maggior parte di questi funghi complessi sono pluricellulari, ma alcuni possono sia essere pluri che unicellulari.

Tutti i lieviti possono cambiare da pluri a unicellulari a seconda delle condizioni ambientali.

La candida è un fungo (un lievito), vive nelle parti umide del nostro corpo, è sempre unicellulare se la temperatura corporea è sotto 37 gradi, al di sopra dei 37 gradi può diventare pluricellulare.

Questa capacità di passare da uno all’altro in base alle condizioni ambientali (passa da micelio a lievito) è chiamata dismorfismo.

Si riconosce un micelio perché i lieviti (unicellulari) si dividono per riproduzione asessuata vegetativa (cellula figlia clone della cellula madre).

Anticamente ai funghi appartenevano diverse classi di organismi come i micetozoi, omiceti etc., che oggi non sono proprio funghi.

Il regno dei funghi ha avuto origine un miliardo di anni fa e si è subito separato dal resto degli eucarioti attraverso la perdita di alcune caratteristiche tipo i flagelli (i flagelli stanno solo in alcuni non tutti i funghi).

Per questo il regno dei funghi oggi è completamente separato da quello delle piante.

Oggi i veri funghi sono divisi in 5, tutti originati da un fungo flagellato, questo flagello poi è stato perso nell’evoluzione della maggior parte dei funghi.

Sono 5 divisioni ma si dividono in due classi principali sulla base delle loro ife:

• Inferiori (sono meno complessi) = hanno ife cenocitiche (multinucleate senza setti) sono funghi cenomiceti, appartengono a tre divisioni: chitridi, zigomiceti e glomeromiceti.
• Superiori = con ife settate, sono funghi chiamati dicariomiceti. Provengono da due divisioni: ascomiceti e basidiomiceti.

Chitridi o chitridiomiceti

• Sono circa 1000 specie.
• Prevalentemente acquatiche (o in ambienti umidi, quindi anche intestino degli animali) e hanno conservato il flagello.
• Attualmente viventi.
• Principalmente sono saprofagi (mangiano materiale organico).
• Si riproducono mediante mitospore e meiospore.
• Sono molto rari e sono tra i pochissimi funghi che hanno conservato il flagello (il flagello serve a muoversi in un ambiente acquatico).

Come si riproducono i chitridi

Chi produce la spora in un fungo? Una struttura chiamata sporangio.

Quando la spora viene prodotta da uno sporangio (meiosporangio), in cui avviene la meiosi, la spora sarà aploide. Quando le spore prodotte sono mature, il meiosporangio si apre per far fuoriuscire queste spore aploidi chiamate zoospore (?), loro si vanno a depositare su un substrato.

Se il substrato è nutritivo ognuna di queste spore aploidi formerà un nuovo sporangio aploide dotato di propri rizoidi con i quali si ancorerà al terreno, ma dentro questo sporangio aploide può avvenire la mitosi (mitosporangio), si origineranno nuove spore, quando sono mature, il mitosporangio si apre per liberare le mitospore che diventano sempre zoospore, loro continueranno a crescere su un substrato nutritivo. Quando queste mitospore flagellate che si comportano da gameti si trovano a essere vicine e sono sessualmente compatibili, si fondono e questa fusione prende il nome di plasmogamia, da qui si forma uno zigote diploide, cioè il meiosporangio.

Nei funghi non esistono solo due sessi ma ne esistono decine, si chiamano organismi + e -, non maschio e femmina.

(Il corpo di un Chitride possiede delle strutture tipo radici, chiamati rizoidi, per ancorarle al terreno).

Che cosa fa sì che un individuo sia pronto a riprodursi?

La presenza di nutrienti.

I funghi possono riprodursi vegetativamente o sessualmente a seconda della disponibilità di substrato nutritivo; quando questo substrato nutritivo c’è, non si riproduce sessualmente perché questa riproduzione richiede più energia e un numero inferiore di prole, a vantaggio di un rimescolamento genetico.

Con il vegetativo si riproduce velocemente e con numero della prole numerosa, lo svantaggio è che la prole sarà un clone della componente parietale.

La sessuale viene usata in carenza di un substrato nutritivo, cioè quando è necessario un rimescolamento genico.

(Alcuni avvengono in maniera asessuata e alcuni no, vedi ultima slide dei chitridi).

Zigomiceti

• 1100 specie.
• Terrestri.
• Saprofagi (si trovano tipo sul pane, yogurt o altro cibo). Sul pane troviamo il Rhizopus stolonifer.
• Alcuni sono capaci di formare simbiosi mutualistiche (entrambi i partner traggono reciproco vantaggio) o parassite/antagoniste (uno solo dei partner trae vantaggio a discapito dell’altro).

Ci sono tre tipologie di ife che formano il micelio:

• Rizoidi -> servono per ancoraggio al substrato.
• Stoloni -> crescono orizzontalmente sulla superficie del substrato e perlustrano il substrato di crescita, connettono un micelio all’altro.
• Ife sporangiofore crescono verticalmente verso l’alto, perché questa ifa termina con lo sporangio dentro cui vengono prodotte le spore. (Questa strategia viene attuata per disperdere le spore nell’ambiente).

Ciclo riproduttivo loro

Esempio della muffa del pane.

Gli zigomiceti si riproducono mediante riproduzione vegetativa alternata alla sessuale, che dipendono dalla disponibilità del substrato (muffa sul pane è vegetativa).

Vegetativa -> C’è un substrato dove la muffa cresce, questa muffa assorbe i nutrienti dal substrato e produce spore, lo sporangio libera le spore nell’ambiente fuori e quando loro vanno su un substrato nutritivo, danno origine a individui nuovi, finiti i nutrienti la muffa innesca la riproduzione sessuale, cioè quando due individui + e - sono vicini, loro due emettono segnali chimici (corteggiamento chimico), questi segnali fanno sì che le ife sessualmente compatibili di due funghi posti si avvicinano sempre di più, loro formano delle protuberanze chiamate progamerangi, quando queste due protuberanze sono abbastanza vicine da toccarsi, si fondono e (dentro le ife si fondono i nuclei e si forma uno zigote chiamato zigosporangio, che è una spora diploide, è stato creato in condizioni ambientali sfavorevoli, quindi deve aspettare che ci siano le condizioni favorevoli per poter crescere.

Questo matura fino a germinare, quando germina dà origine a un individuo completo che consterà di rizoidi, ife spirofiere e ife sporangiofore, all’interno dello zigosporangio maturo si va incontro a meiosi, quindi lo sporangio libera spore aploidi che rigenereranno individui aploidi + o -, le spore vengono liberate nell’ambiente, si formano due gametangi.

Questo ciclo è aplonte, cioè gli individui sono quasi sempre aploidi, l’unica fase del ciclo diploide è la formazione dello zigosporangio.

La fusione dei progametangi che forma i gametangi è l'unica fase di questo ciclo in cui c’è un setto.

Glomeromiceti

• 160 specie.
• Sono a sé ma fino a poco fa si pensava fossero zigomiceti.
• Sono edafici (vivono nel terreno quindi a stretto contatto con le radici delle piante con cui formano micorrize (associazioni simbiotiche a vantaggio di entrambi). Chiamate endomicorrize perché il fungo entra nei tessuti della pianta ospite senza danneggiarli. Si trovano nell’80% delle piante terrestri.

Anche questi funghi non hanno setti nel loro micelio, fatta eccezione per la spora chiamata plastospora, separata dal resto dell’ifa da un setto.

Come fanno a entrare senza danneggiare i tessuti? È come quando indossiamo dei guanti, la mano non rompe il guanto ma trovano un modo per essere complementari.

C’è la radice con un pelo radicale, estroflessione della matrice, il glomeromicelio penetra nella radice e forma una struttura a forma di alberello nella cellula vegetale, ma la cellula non è lesa perché il fungo libera delle pectinasi, cioè enzimi che degradano le pectine presenti nella lamella mediana (strato di parete che mette in comunicazione cellule adiacenti) quindi le cellule diventano più lasse e il fungo invade la parete cellulare e la membrana plasmatica come la mano in un guanto, c’è un’invaginazione della parete della membrana plasmatica. A questo punto l’ifa si accresce formando un alberello dentro la cellula vegetale, che rimane illesa.

Il fungo in questo modo espande la capacità di assorbimento della radice, offre alla pianta una quantità maggiore di acqua e sali minerali assorbibili dal terreno, in cambio il fungo riceve zuccheri (carboidrati, amminoacidi) e tutto quello che il fungo non può produrre da sé.

Quando le sostanze assorbite dal fungo sono tali da poter essere assorbite dalla pianta, sono racchiuse in vescicole tra una cellula e l’altra, si parla quindi di endomicorrize vescicolo-arbuscolari.

Come fa il fungo a offrire nutrienti alla pianta? Trasporta le sostanze attraverso un trasporto apoplastico perché è attraverso il continuum delle pareti.

Come si riproducono

La maggior parte si riproduce per via asessuata mediante spore chiamate blastospore (?) (tra le più grandi in natura), anche se non si può escludere una riproduzione sessuata perché, anche se non è mai stata osservata, esiste una variabilità genetica tale tra queste specie da non poter essere giustificata con la sola produzione vegetativa.

Ascomiceti