• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Grzybicze arterie? Sprzymierzeńcy w walce z toksynami

    04.09.2012. 16:37
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Grzyby pełnią ważną rolę w ekosystemie, niemniej ich rzeczywiste znaczenie w przyrodzie jest stale odkrywane przez naukowców. Niektóre, takie jak muchomory, są łatwo rozpoznawalne i wyrastają ponad powierzchnię gruntu. Inne natomiast występują pod powierzchnią ziemi, gdzie się rozprzestrzeniają, rozciągając grzybicze nici w glebie. Grzybicze nici działają w sposób podobny do sieci dróg, umożliwiając bakteriom podróżowanie. Naukowcy z Centrum Badań Środowiskowych im. Helmholtza (UFZ) w Niemczech dopiero teraz odkryli innego ważnego podróżnika przemierzającego te grzybicze arterie: substancje zanieczyszczające, które inaczej pozostawałyby unieruchomione w glebie. Sieci te wspomagają rekultywację skażonych obszarów. Badania, z których raport opublikowało czasopismo Environmental Science & Technology, zostały dofinansowane z projektu BIOGRID (Sieć informacji i wiedzy biotechnologicznej), dofinansowanego na niemal 835.000 EUR z tematu "Technologie społeczeństwa informacyjnego" (IST) Piątego Programu Ramowego (5PR) UE.

    Większość grzybów nawiązuje w środowisku relacje symbiotyczne, czasami dobroczynne, a czasami antagonistyczne lub po prostu żyje sobie nie przynosząc ani szkody ani pożytku. Zdaniem naukowców nici grzybicze mogą łączyć się i wspomagać bakterie pochłaniające substancje zanieczyszczające. Istnieją pewne bakterie, które potrafią żywić się toksycznymi chemikaliami i przekształcać je na nieszkodliwe substancje, rekultywując w ten sposób, naturalnymi sposobami skażone tereny. Aczkolwiek nie zawsze takie bakterie znajdują się w pobliżu. "Problem w tym, że substancje zanieczyszczające często nie docierają do nich" - wyjaśnia naukowiec z UFZ, Lukas Y. Wick, który kierował pracami.

    Bakterie mają kłopot z substancjami nierozpuszczalnymi w wodzie. Na przykład z wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi (PAH), które występują w ropie naftowej i węglu i są uwalniane praktycznie w każdym procesie spalania. W zawiłym labiryncie porów wypełnionych wodą i powietrzem, które występują w glebie, drogi bakterii i PAH rzadko się krzyżują. Dzieje się tak dlatego, że mikroorganizmy występują głównie w wodzie i w cienkich warstewkach cieczy.

    "PAH są w zasadzie nierozpuszczalne w wodzie, zatem często przyczepiają się do cząstek gleby w malutkich porach wypełnionych powietrzem", do których nie są w stanie dotrzeć bakterie - zauważa dr Wick. Pomiędzy nimi a źródłami ich pożywienia istnieją bariery powietrzne.

    W toku wcześniejszych badań, dr Wick wraz z kolegami odkrył, że bakterie są w stanie wykorzystywać infrastrukturę sieci grzybiczych. Splot grzybiczy funkcjonuje jako swoistego rodzaju arteria, po której mikroorganizmy przemieszczają się i rozprzestrzeniają. Poruszają się po powierzchni strzępków grzybni i bez żadnego problemu pokonują bariery powietrzne między dwoma porami wypełnionymi wodą. W ramach nowych badań, wspólnie z kolegami z Uniwersytetu w Lancaster, Wlk. Brytania, zespół z UFZ przeanalizował możliwość przemieszczania się substancji zanieczyszczających po tym samym splocie grzybicznym.

    Na potrzeby badań naukowcy wykorzystali pseudogrzyby zwane Pythium ultimum, które są powszechne w glebie. Zostały umieszczone na centralnej płytce z nutrientami, z której mogą rozpościerać swoje strzępki grzybni na prawo i lewo do kolejnych źródeł pożywienia. Trzy stanowiska z pokarmem były połączone prostokątami materiału pozbawionego substancji odżywczych. Aczkolwiek w płytkach z pokarmem i prostokątach było wiele luk wypełnionych jedynie powietrzem. Miały one symulować pory w glebie, wypełnione powietrzem.

    Na krawędzi prostokąta naukowcy z UFZ nałożyli wielopierścieniowy węglowodór aromatyczny o nazwie fenantren. Następnie sprawdzali w regularnych odstępach, czy substancję można wykryć w innych obszarach testowanej ścieżki. "Uzyskane wyniki były zdumiewające" - twierdzi dr Wick. W ciągu kilku godzin nastąpiła migracja węglowodoru z jednego końca układu eksperymentalnego na drugi, od 10 do 100 razy szybciej niż stałoby się to w przypadku prostej dyfuzji. Związek był w stanie pokonać również bez trudu kieszonki powietrza, co było niemożliwe na tej samej ścieżce bez sieci zbudowanej ze strzępków grzybni.

    "Sieci zbudowane z grzybni służą nie tyko za arterie dla bakterii, ale również za rurociągi dla substancji zanieczyszczających" - wskazuje dr Wick. "W ciągu godziny pojedynczy strzępek może przetransportować równowartość 600-krotności wagi pojedynczej bakterii".

    Brytyjski zespół obserwował ten transport szczegółowo. Substancja zanieczyszczająca migruje przez ścianę komórkową wewnątrz strzępka grzybni. Tam jest zamknięta w malutkich pęcherzykach, które Pythium ultimum przepompowuje następnie aktywnie przez dalekosiężną sieć. W ten sposób rurociąg grzybiczy mobilizuje nie tylko fenatren, ale również inne substancje w zasadzie nierozpuszczalne w wodzie, a przez to właściwie nieruchome.

    Naukowcy powtórzyli doświadczenie z wieloma różnymi PAH i wszystkie były sprawnie transportowane. Aczkolwiek na dłuższych ścieżkach lepiej funkcjonował transport małych molekuł niż dużych. "Przypuszczalnie te ostatnie nie są tak dobrze przyjmowane przez strzępki grzybni" - zauważa dr Wick.

    Naukowcy mają nadzieję, że ten efekt będzie można wykorzystać w przyszłości do rekultywacji skażonego gruntu. Ukierunkowane zastosowanie sieci grzybiczych mogłoby przyspieszyć rozkład PAH i być może także innych substancji praktycznie nierozpuszczalnych w wodzie. "To jednak może się sprawdzić jedynie w przypadku połączenia odpowiednich grzybów i bakterii" - wyjaśnia dr Wick. Niektóre typy tych organizmów są po prostu nie do pogodzenia, a nawet hamują się wzajemnie. Naukowcy z UFZ poszukują obecnie najodpowiedniejszych partnerów do swojego drobnoustrojowego zespołu eliminującego substancje zanieczyszczające.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Sieci mikoryzowe (ang. mycorrhizal networks, CMN – common mycorrhizal networks) – sieć pośrednich połączeń pomiędzy roślinami z udziałem grzybów mikoryzowych. Połączenia takie występują we wszystkich ważniejszych ekosystemach lądowych. Strzępki grzybni umożliwiają wymianę szeregu substancji chemicznych pomiędzy elementami sieci. Przenoszone mogą być: związki węgla, sole mineralne, woda, substancje sygnałowe oraz allelopatiny. Sieci mikoryzowe łączą rośliny autotroficzne, myko-heterotrofy oraz częściowe myko-heterotrofy. Połączenie różnorodnych organizmów przez strzępki grzybów ułatwia im przetrwanie i wzrost, zapewniając różnorodnej gatunkowo grupie wspólną stabilność w zmieniających się warunkach środowiska. Około 75% badanych gatunków roślin korzysta z sieci mikoryzowych Sklerota, sklerocjum (łac. sclerotium) – występujące u grzybów, zwykle bulwkowate wytwory grzybni zbudowane z plektenchymy, czyli gęsto splątanych strzępków grzybni. Są rodzajem przetrwalników. Szczególnie zbite, zwarte strzępki znajdują się na powierzchni skleroty, tworząc rodzaj jej okrywy. Zadaniem sklerot jest magazynowanie substancji zapasowych, ale także biorą udział w rozmnażaniu. Z czasem, gdy skleroty zgromadzą substancje zapasowe, coraz bardziej zbita warstwa zewnętrznej plektenchymy odcina ich łączność z grzybnią i skleroty uniezależniają się od niej. W sprzyjających warunkach korzystając ze zgromadzonych zapasów rozwijają się z nich owocniki. Ultramikrobakterie – bakterie, które są znacznie mniejsze od typowych komórek bakteryjnych. Ich średnica waha się w granicach 0,2–0,3 μm. Termin ten został po raz pierwszy użyty w roku 1981 w odniesieniu do występujących w morskiej wodzie ziarenkowców, których średnica była mniejsza niż 0,3 μm. Organizmy te zostały również odnalezione w glebie. Była to mieszanina gatunków zarówno Gram-dodatnich, jak i ujemnych. Wiele, jeśli nie wszystkie, z tych bakterii to uśpione formy większych komórek. Pozwalają one przetrwać w niesprzyjających warunkach środowiska. W tym stanie spoczynku komórki bakteryjne spowalniają swój metabolizm, wstrzymują wzrost i stabilizują DNA, tworząc uśpione, nierosnące komórki, które mogą pozostać żywe przez wiele lat. Takie „formy głodowe” są prawdopodobnie najbardziej typowymi ultramikrobakteriami w wodzie morskiej.

    Heterotalizm (różnoplechowość) - termin ten odnosi się do grzybów, których plechy są autosterylne, to jest takie, których strzępki koniugują tylko ze strzępkami innego grzyba (tego samego gatunku), o odmiennym typie kojarzeniowym. Nie potrafią natomiast koniugować ze strzępkami tej samej grzybni, do której należą. Streptomyces - rodzaj w rzędzie Actinomycetales, tlenowe bakterie Gram-dodatnie w rzędzie promieniowców, wytwarzające egzospory. Ich komórki, są prokariotyczne jak wszystkie komórki bakteryjne, jednak kształtem i sposobem rozmnażania przypominają grzyby strzępkowe. Podobnie jak grzyby, posiadają strukturę nitkowatą, jednak ich "strzępki" są mniejsze i mniej zróżnicowane morfologicznie od grzybów. Bakterie występują w grupach tworzących łańcuszki. Występują w glebie i wodzie, powodują podskórne zakażenia z ziarnami (mycetoma).

    Ciałka wtrętowe (wtręty cytoplazmatyczne, ziarnistości) (inclusiones cytoplasmaticae) – skupiska różnych substancji występujących w cytoplazmie komórki. Mogą mieć charakter chorobotwórczy, przez odkładanie nierozpuszczalnych białek powodujących m.in. chorobę Alzheimera oraz schorzenia prionowe. Terminem tym określa się także substancje zapasowe bakterii w formie intruzji przede wszystkim takich substancji jak: kwas polibetahydroksymasłowy, polifosforany nieorganiczne czy też cząsteczki tłuszczów oraz polisacharydów. U bakterii siarkowych występują wtręty zawierające koloidalną zawiesinę siarki. Ściana komórkowa - martwy składnik komórki, otoczka komórki o funkcji ochronnej i szkieletowej. Ściana komórkowa występuje u roślin, grzybów, bakterii i niektórych protistów. U każdej z tych grup jest zbudowana z innych substancji, np. u grzybów jest to chityna, a u roślin celuloza i jej pochodne (hemiceluloza i pektyna) oraz lignina, natomiast u bakterii podstawowym składnikiem jest mureina. Ściana komórkowa leży na zewnątrz błony komórkowej. W tkankach ściany komórkowe sąsiadujących ze sobą komórek są zlepione pektynową substancją tworzącą blaszkę środkową. Między komórkami istnieją wąskie połączenia w postaci plasmodesm - wąskich pasm cytoplazmy przenikających ściany i zawierających fragmenty retikulum endoplazmatycznego. Młode komórki roślin otoczone są ścianą pierwotną, której strukturę wewnętrzną stanowią ułożone w sposób nieuporządkowany łańcuchy celulozowe wypełnione hemicelulozą i pektyną. W starszych komórkach obserwuje się również ścianę wtórną - powstającą po wewnętrznej stronie ściany pierwotnej, zwykle grubszą i bardziej wytrzymałą niż pierwotna, o uporządkowanej budowie szkieletu celulozowego, również wypełnionego hemicelulozą i pektyną. Ulega ona inkrustacji (węglan wapnia, krzemionka lub lignina) i adkrustacji (kutyna, suberyna, woski).

    Plazmodesma, plasmodesma – połączenie międzykomórkowe występujące w komórce roślinnej (oraz w komórkach grzybów i bakterii, w tym sinic). Plazmodesmy mają postać kanalików z siateczki śródplazmatycznej (retikulum endoplazmatycznego) z pasmami cytoplazmy przechodzących przez szczeliny (jamki) w ścianie komórkowej. Ich średnica wynosi zazwyczaj 20-40 nm, rzadko do 80 nm. Kanaliki tworzone są przez zmodyfikowane fragmenty gładkiej siateczki śródplazmatycznej zwane desmotubulami. Plazmodesmy łączą ze sobą protoplasty komórek, które sąsiadują ze sobą. Dzięki nim komórki w łatwy sposób mogą wymieniać pomiędzy sobą różne substancje. Plazmodesmy są odpowiednikami złączy szczelinowych w komórkach zwierzęcych. Polimery biodegradowalne (polimery biodegradalne, polimery biowchłanialne, ang. biodegradable polymers, bio-decomposable plastic) to tworzywa sztuczne powstałe w procesie polimeryzacji mające właściwość biodegradacji czyli rozkładu biologicznego. Polimery w pełni biodegradowalne są całkowicie przetwarzane przez mikroorganizmy na dwutlenek węgla, wodę i humus. Polimer uważa się za biodegradowalny jeśli w całości ulega rozkładowi przez bakterie w glebie lub w wodzie w ciągu 6 miesięcy. Polimery biodegradowalne mogą być rozkładane w środowisku przez mikroorganizmy takie jak bakterie i grzyby. W wielu przypadkach produktami rozkładu są dwutlenek węgla i woda.

    Homotalizm - termin ten odnosi się do grzybów samopłodnych, których strzępki mają zdolność koniugowania ze strzępkami o odmiennym typie kojarzeniowym, w obrębie tej samej grzybni.

    Pinocytoza jest sposobem odżywiania się organizmów jednokomórkowych lub wielokomórkowych (np. gąbek). Podczas tego procesu pobierane są drobiny białek lub inne wielkocząsteczkowe substancje, które są rozpuszczalne w wodzie. Ten sposób odżywiania polega na tworzeniu kanalików zakończonych banieczkami, w których znajduje się pobierana substancja. Pęcherzyki takie, nazwane są pęcherzykami pinocytarnymi lub wodniczkami pokarmowymi. Odrywają się one od błony komórkowej i poruszają się w cytoplazmie. Pęcherzyki zostają wtedy w całości rozłożone enzymatycznie, przy udziale lizosomów, a następnie rozproszone w cytoplazmie. Podczas pinocytozy transportowane są substancje płynne. W fagocytozie substancje takie nie są przemieszczane.

    Fimbria - włosowata struktura komórkowa. Niektóre bakterie posiadają ich setki. Występują u bakterii Gram-ujemnych, głównie z rodzaju Enterobacteriaceae (wyjątkowo u Gram-dodatnich - rodzaj Corynebacterium). Ich główną funkcją jest ułatwianie przylegania bakterii do innej komórki (np. w celu zainfekowania jej), czyli adhezji. Odmianą fimbrii pełniących ważną rolę w procesie zwanym koniugacją są fimbrie płciowe lub inaczej pile.

    Dodano: 04.09.2012. 16:37  


    Najnowsze