Məlumat

8.17: Göbələklər Yanacaq kimi - Biologiya

8.17: Göbələklər Yanacaq kimi - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Təlim nəticələri

  • Alternativ yanacaq kimi göbələklərin istifadəsini müzakirə edin

Göbələklərin qida və ya dərman kimi istifadəsi kifayət qədər yaxşı bilinsə də, insanlar tez-tez göbələklərin digər istifadə üsullarını nəzərdən qaçırırlar. Göbələklərin ən yeni istifadələrindən biri yanacaq hazırlamaqdır.

Min illərdir ki, biz spirt hazırlamaq üçün mayadan istifadə edirik. Dünyanın bir çox ölkəsində etanol avtomobilləri gücləndirmək üçün istifadə olunur. 1970-ci illərdən bəri Braziliya öz avtomobillərində etanol və ya etanol/benzin qarışıqlarının istifadəsinə öncülük edir. Etanolla olduğu kimi benzinlə də doldurmaq adi haldır.

Yeni araşdırma göbələklərin istehsalı üçün istifadəsinə də baxdı mikodizel. Live Science-da Gary Strobel mikodizel haqqında aşağıdakı izahat verdi:

“Mycodiesel” yanacaq potensialına malik olan göbələklərin yaratdığı uçucu üzvi məhsullara tətbiq edilən yeni bir addır. Ən son kəşf, bir sıra digər sikloheksanlarla (neft xam neftində və vulkanik qazlarda tapılan rəngsiz, tez alışan mayelər) və birləşmələr ilə birlikdə sineol birləşməsini əmələ gətirən bir endofitik Hypoxylon/Nodulosporium növü və ya bitki daxilində yaşayan bir növdür. böyük yanacaq potensialı.[1]

Mürəkkəb sineol xüsusilə maraqlıdır, çünki o, benzinlə qarışdırıla bilər (səkkiz hissədən bir hissə benzin) və oktan dərəcəsi 95 olan yanacaq yarada bilər.[2] İstinad üçün, ABŞ-da orta "müntəzəm" benzinin oktan reytinqi 87-dir.

Göbələklərin istifadəsi hələ də yeni bir fikir olsa da, bu gün istifadə etdiyimiz yanacaqlara maraqlı və ekoloji cəhətdən təmiz bir alternativ ola bilər.



Tədqiqatçılar göbələkdən reaktiv yanacaq birləşmələri istehsal edirlər

Vaşinqton Dövlət Universitetinin tədqiqatçıları çürüyən yarpaqlarda, torpaqda və çürüyən meyvələrdə rast gəlinən adi qara göbələkdən təyyarə yanacağı hazırlamağın yolunu tapıblar. Tədqiqatçılar ümid edirlər ki, bu proses növbəti beş ildə aviasiya bioyanacağının iqtisadi cəhətdən səmərəli istehsalına gətirib çıxaracaq.

Tədqiqatçılar istifadə etdilər Aspergillus carbonarius 5010 bəndi, aviasiya yanacaqlarında olduğu kimi neftin əsas komponenti olan karbohidrogenlərin yaradılması.

WSU Tri-cities-də Bioməhsullar, Elmlər və Mühəndislik Laboratoriyasının direktoru və Battelle görkəmli professoru Birgitte Ahrinqin rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar öz işlərini jurnalın aprel sayında dərc ediblər. Mantar biologiyası.

Göbələk yulaf ezmesi pəhrizində ən çox karbohidrogen istehsal etdi, eyni zamanda buğda samanı və ya qarğıdalı istehsalının yeyilməz qalıqlarını yeyərək onları yaratdı. Göbələklər biokütləni şəkərə çevirmək üçün zəruri olan fermentlərin əsas istehsalçısı kimi bioyanacaq istehsalında təxminən on ildir maraq doğurur. Bəzi tədqiqatçılar daha sonra göbələklərin karbohidrogenlər yarada biləcəyini göstərdilər, lakin tədqiqat tropik meşələrdəki xüsusi ağacda yaşayan xüsusi bir göbələklə məhdudlaşdı və faktiki karbohidrogen konsentrasiyaları barədə məlumat verilmədi.

Ahring qrupu daha əvvəl patentləşdirilmiş və kommersiyalaşdırılan fermentlər və digər faydalı məhsullar istehsal etmək üçün standart Aspergillus göbələklərindən istifadə etməkdə uğur qazanıblar, buna görə də onlar araşdırmaq qərarına gəliblər. A. carbonarius ITEM 5010-un bioyanacaq potensialı.

Ahring deyib ki, göbələklər mürəkkəb mikroorqanizmlərdir və onlarla işləmək həmişə asan olmur. Onların çox vaxt zəif başa düşülən mürəkkəb biologiyası var.

"Bu dünyada çox insan bunu etmir" dedi. "Bunun molekulyar biologiyası mürəkkəbdir."

Tədqiqatçılara ABŞ Enerji Departamentinin Sakit Okean Şimal-Qərb Milli Laboratoriyasının tədqiqatçısı Kenneth Bruno kömək etdi və o, genetik manipulyasiya üçün vacib bir metod hazırladı. A. carbonarius. Tədqiqat Enerji və Ətraf Mühit proqramı çərçivəsində Danimarka Strateji Araşdırmalar Şurasından maliyyə alıb.

Karbohidrogen və bioyanacaq istehsalı üçün göbələklərdən istifadə digər üsullardan daha yaxşıdır, çünki onlar digər bioyanacaq istehsalı üsullarının tələb etdiyi çoxsaylı mürəkkəb kimyəvi proseslərdən yan keçərək işi özləri görürlər. Ahrinq deyib ki, göbələklərin aşağı qiymətə yanacaq yaratmaq üçün də böyük potensialı var.

O, göbələklərin qoruyucu mexanizm kimi orqanizm üçün baha başa gələn karbohidrogenlər, böyük birləşmələr istehsal etdiyindən şübhələnir. Onun qrupu göbələklərin karbohidrogen istehsalını artıraraq bakterial hücumlara reaksiya verdiyini göstərdi.

Tədqiqatçılar indi göbələklərin karbohidrogen istehsalını optimallaşdırmaq və genetik mühəndisliyi vasitəsilə biokimyəvi yolları yaxşılaşdırmaq üçün çalışırlar. Onlar daha yüksək istehsal səviyyəsinə malik mutantlar əldə ediblər və mavi-yaşıl bakteriya və yosunlardan spesifik karbohidrogenlər üçün gen kodlaşdırmasından istifadə etməklə bu suşların təkmilləşdirilməsi üzərində işləyirlər.

Ahring dedi ki, bu, bir nəsildən çox əvvəl məhsullarının yalnız kiçik bir hissəsini istehsal edə bildiklərini görən kif tədqiqatçılarının üzləşdiyi eyni problemdir. Nəhayət, onlar antibiotik kimi tanınan məhsullarının istehsalını optimallaşdırdılar.

"Bu, çox ümidvericidir" dedi. "Düşünürəm ki, göbələk əsaslı yanacaqlar baş verəcək bir şeydir. Bu, böyük bir fürsətdir. ''


Fon

Filamentli göbələklər tərəfindən aşağı molekulyar ağırlıqlı üzvi turşuların istehsalı, təbii ekologiyadakı roluna və potensial sənaye tətbiqlərinə görə böyük diqqəti cəlb etmişdir [1], [2]. Üzvi turşuların göbələk təbii istehsalının, onları istehsal edən göbələklərin növündən asılı olaraq təbiətdə bir çox əsas rola malik olduğu düşünülür. Bu rollar ya onların ifrazına görə ardıcıl olaraq pH azalması, ya da üzvi turşunun ətraf mühitlə birbaşa qarşılıqlı təsiri ilə bağlıdır [3],[4]. Onların ifrazı zamanı pH-ın ardıcıl azalması turşuya davamlı filamentli göbələklərə rəqabət üstünlüyü verə bilər. Ektomikorizal göbələklər üçün bu pH azalması torpaq minerallarını həll etmək, beləliklə də bitkilər və mikroorqanizmlər tərəfindən udulmaq üçün qida ionlarını buraxaraq mineral aşınmanı gücləndirmək üçün təklif edilmişdir [1]. Saprofit və odun çürüyən göbələklər üçün oksalat turşusu istehsalı nəticəsində yaranan bu pH turşuluğu holosellülozun turşu ilə katalizli hidrolizinə gətirib çıxarır [5]-[7]. Ətraf mühitlə bilavasitə qarşılıqlı əlaqəsinə gəldikdə, üzvi turşular metalın dərisi ilə detoksifikasiyasında iştirak edir və oksalat turşusu biokütlənin parçalanmasında böyük rol oynayır [4]. Bu səbəbdən, Bazidiomikota oksalat turşusu istehsal etmək qabiliyyətinə görə geniş şəkildə tədqiq edilmişdir [8]-[12]. Onların ekosistemdəki rolunu daha yaxşı başa düşmək üçün bu tədqiqatlar bitki/göbələk simbiozuna [9],[13] və ya mürəkkəb substratlarda böyüməyə [12],[14]–[16] diqqət yetirir və çox vaxt ağac- çürük və ya mikorizalı göbələk növləri.

Enerji və kimyəvi maddələr mənbəyi kimi qalıq yanacağa davamlı alternativlərə olan tələbatı həll edərkən, sintetik biologiya bioloji sistemlərin necə işlədiyini və onlardan cəmiyyətə fayda gətirmək üçün necə istifadə olunacağını anlamağa diqqət yetirir. Üzvi turşuların qida əlavələri, əczaçılıq və kosmetik köməkçi maddələr kimi bir çox sənaye tətbiqi ola bilər [17]. Onlar tamamilə parçalana bilən molekullardır və kimyəvi aralıq məhsullar və ya neft əsaslı və ya sintetik kimyəvi maddələri potensial olaraq əvəz edən bioloji parçalana bilən polimerlərin istehsalı üçün sinton kimi istifadə edilə bilər [17]. Bəzi göbələklər yüksək miqdarda müxtəlif faydalı üzvi turşular istehsal etmək üçün təbii qabiliyyətləri ilə məşhurdur. Bu göbələklər daha çox göbələklərdəndir Aspergillus (məsələn, limon, qlükonik, malik və itakonik turşular) və Rizopus cinslər (məsələn, laktik və fumarin turşuları). Bu üzvi turşuların bəziləri (yəni limon turşusu) geniş miqyaslı bioproseslər vasitəsilə istehsal edilə bilər ki, bu da göbələklərin üzvi turşu istehsal lövhələri kimi yüksək potensialını göstərir [2], [18].

Filamentli göbələklərdə üzvi turşu istehsalı ilə bağlı ədəbiyyat tez-tez bir xüsusi üzvi turşuya diqqət yetirir və istehsal olunan digər metabolit haqqında çox az məlumat var. Bir çox hallarda bu tədqiqatlar xüsusi suşlara yönəldilir və mədəniyyətlər müxtəlif şəraitlərdə və müxtəlif mürəkkəb mühitlərdə aparılır. Buna görə də ədəbiyyatdan filamentli göbələklərin potensialını müqayisə etmək bəzən çətindir. Üstəlik, göbələklərin biomüxtəlifliyinin 1,5 milyon növ olduğu təxmin edilir [19] və onların metabolit istehsalı üçün potensialı haqqında hələ çox şey öyrənilməlidir. Bu tədqiqatda 66 saprofit və ağac çürüyən göbələklər (40 Ascomycota və 26 Bazidiomikota) maddələr mübadiləsi xüsusiyyətlərini müqayisə etmək üçün pH tənzimlənmədən maye qlükoza mühitində seçilmiş və tədqiq edilmişdir. Bu suşlar 23 göbələk ailəsini təmsil edən 47 müxtəlif növə aiddir. Yoxlanılan suşların əksəriyyəti toplanıb yerində müxtəlif coğrafi ərazilərdən, məsələn, Fransanın xarici ərazilərindən gələn tropik meşələr və böyük Fransanın mülayim meşələri [19]. Mantar böyüməsi və metabolitlərin istehsalı sənayenin yuxarı və aşağı axını texniki və iqtisadi məsələləri nəzərə almaq üçün heç bir pH tənzimləməsi olmadan qlükoza maye mühitində aparılmışdır. Sənaye şərtlərinə yaxın olan bu şərtlər bu orqanizmlərin sənaye üzvi turşu istehsalı üçün potensialını vurğulamaq üçün seçilmişdir. Seçilmiş ştammların böyük müxtəlifliyi və mənşəyi bizə bir sıra göbələk qruplarının üzvi turşuların və etanolun istehsalı üçün potensialını müqayisə etməyə imkan verir.


Aktiv hərəkət: tərif

Hərəkət orqanizmlərin ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqəsini təşkil edən vasitələrdən biridir. Bu, onlara ekoloji çağırışlara cavab verməyə və resurslara çıxış əldə etməyə imkan verir. Mantarın əlavə edilməsi prosesində ilk addım aktiv hərəkət hərəkət ekologiyası çərçivəsi hərəkətin özünün tərifinə yenidən baxılmasını tələb edir. Aşağıdakı tərifi Nathan və digərlərinin hərəkət ekologiyası çərçivəsində təsvir etdiyi şəkildə ətraf mühiti ilə qarşılıqlı əlaqədə olan bütün orqanizmlər üçün inklüziv olaraq təklif edirik. [3] və Jeltsch et al. [4]:

Aktiv hərəkət orqanizmin öz enerji ehtiyatları ilə təmin edilən, ətraf mühitin siqnallarına və stimullarına cavab olaraq idarə olunan (naviqasiya edilən) və ya ətraf mühitin seçmə təzyiqləri ilə idarə olunan və öz növbəsində biotik və abiotik mühitə birbaşa təsir göstərə bilən biokütlənin istənilən yerdəyişməsidir. .

Bu tərifə əsaslanaraq, biz aşağıda göbələk morfologiyası və fiziologiyasının xüsusiyyətlərinin hərəkət əlamətləri kimi necə təsvir oluna biləcəyini, bu əlamətlərin göbələklərin ətraf mühitə necə reaksiya verməsini təmin etdiyini və bu cavabların göbələk icmasının yığılmasına necə təsir etdiyini göstəririk. Bunu etməklə, biz də (ən vacib) hərəkət ekologiyası və göbələk biologiyası terminologiyasını uyğunlaşdırırıq.

Addım 1: Nathanın hərəkət ekologiyası çərçivəsində filamentli göbələklərdə aktiv hərəkət

Hərəkətli orqanizmlərdə olduğu kimi, filamentli göbələklərdə də ətraf mühitin siqnalları və stimulları təsir göstərə bilər. daxili dövlət filamentli göbələkdən və sükandan (naviqasiya qabiliyyəti) biokütlənin yerdəyişməsi (hərəkət qabiliyyəti) [3]. Bu, müəyyən bir zamanda göbələk biokütləsinin xüsusi məkanda yerləşməsi ilə nəticələnir (hərəkət yolu) [3].

Hərəkət qabiliyyəti

Hifa və miselyumda üç müxtəlif növ translokasiya ətraf mühitə birbaşa reaksiya verə bilər və aktiv hərəkət formaları kimi tanınır: Hifal (miselial) böyümə [9, 10], sitoplazmada nəqliyyat [11, 12] və bütün sitoplazmanın hifa daxilində miqrasiyası (geri çəkilməsi) [13].

Hərəkətli unitar orqanizmlərdə aşağıdakılar üç fərqli, ayrılmış proses kimi həyata keçirilir (şək. 1):

bütün orqanizmin yerdəyişməsi (heterogen mühitlə məşğul olmaq, müxtəlif yerlərdən resurs inteqrasiyası, qaçmaq və ya hücum etmək), hərəkət ekologiyası ilə öyrənilir.

inkişaf biologiyası tərəfindən öyrənilən böyümə və

fizioloji mayelərin hərəkəti, homeostazın qorunması.

Unitar hərəkətli və modul orqanizmdə (filamentli göbələk) əsas hərəkət funksiyaları. Hərəkətli unitar orqanizmdə (solda) fərd bütün bədənini bir nöqtədən digərinə (yaşıl oxlar) hərəkət etdirərək ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqədə olur. a). Fizioloji hərəkətlər (narıncı oxlar c) və inkişaf hərəkəti (yəni böyümə və morfologiya, mavi oxlar və nöqtələr b) fərqli proseslər kimi mövcuddur. Filamentli göbələk (sağda) bütün bədənini hərəkət etdirmək qabiliyyətinə malik deyil. Bunun əvəzinə o, yem axtarışını böyümə və morfologiya (yaşıl + mavi oxlar və nöqtələr A + B) və fizioloji hərəkətlərlə resurs yamaq inteqrasiyası (yaşıl oxlar + narıncı oxlar A + C) ilə birləşdirir.

Bunun əksinə olaraq, filamentli göbələklər onların heterojen mühitinin çağırışlarına, homeostazın saxlanmasına və inkişafın böyüməsinə cavab verməlidirlər (A + B + C): Orqanizmin köçürülməsi böyümə ilə (A + B) bir-birinə qarışır. Fizioloji mayelərin hərəkəti həm homeostatik funksiyaya, həm də ətraf mühitdəki müxtəlif yamaqlardan qaynaqların inteqrasiyası funksiyasına malik ola bilər (A+C). Həmçinin bütün sitoplazma hiflər (göbələk biologiyasında “hifal kanal” adlanır) boyunca bir yerdən digər yerə köçürülə bilər və qeyd etmək lazımdır ki, göbələklərdə hüceyrə ölümün bir neçə forması hərəkət əlamətləri kimi görünə bilər. Köhnə yerlərdə olan miselyum yeni yerlərə keçərkən degenerasiyaya uğrayarsa (bəlkə də öz biokütləsinin bir hissəsini təkrar emal edərsə), ümumi nəticə bütün orqanizmin mövqeyində dəyişiklik ola bilər ki, bu da tipik hərəkətli orqanizmlərdəki vəziyyətlərə çox oxşardır. Buna görə də autofagiya kimi proseslər də hərəkətlə əlaqəli əlamətlər kimi tanınmalıdır [14].

Biz qeyd edirik ki, digər aktiv hərəkət edən qruplarda olduğu kimi, göbələklərdə də hərəkət qabiliyyəti növlər arasında köklü şəkildə fərqlənir. Məsələn, Olsson [15] müxtəlif növlərin bir ucunda konsentrasiyalı C mənbəyi, əks ucunda isə konsentrasiyalı N mənbəyi olan, aralarındakı konsentrasiyaların qradiyenti ilə Petri qablarında böyüməsinə icazə verir. Bəzi növlər bütün məkanda resursları aktiv şəkildə birləşdirə və bütün Petri qabında böyüyə bilsələr də, digərləri yalnız mərkəzi hissədə böyüyürdü.

Konsepsiyamızda filamentvari göbələklərdə ekoloji cəhətdən uyğun hərəkətlərin (hərəkət qabiliyyətinin) iki əsas forması, yəni məlumatlı böyümə ilə translokasiya və sitoplazmik daşınma ilə translokasiya arasında aydın fərq qoymaq çox vacibdir (Şəkil 1). Məsələn, hiflərin böyüməsi bakteriyaların torpaq mühitində yayılmasında əsas maraq doğurur, sitoplazmik nəqliyyat isə klonal subsidiyalaşdırmada çıxış edir. Bununla belə, qeyd etmək lazımdır ki, göbələk orqanının inkişafında sitoplazma axını və hif böyüməsi bir-biri ilə sıx bağlıdır. Daha ətraflı məlumat üçün biz Ropert və Seminara [6] tərəfindən mikofluidika icmalına müraciət edirik.

Naviqasiya qabiliyyəti, daxili vəziyyət və hərəkət yolu

Həm hiflərin böyüməsi, həm də miselyumun içərisində biokütlənin daşınması ola bilər məlumat, yəni orqanizmin ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqəsini asanlaşdırmaq üçün ətraf mühitin stimullarına reaksiya verirlər [16, 17]. Hərəkət ekologiyası baxımından göbələklər aydın şəkildə naviqasiya qabiliyyətinə malikdirlər (şək. 2). Diqqətəlayiq naviqasiya imkanları, məsələn, ot patogenində məlumdur Claviceps purpurea (ergot göbələyi) ki, burada hifa sporun cücərmə yerindən hədəf aldığı gənc çiçəkə doğru yolu tapmaq üçün bir neçə fərqli toxumadan keçməlidir [18].

Filamentli göbələklərin biologiyası və ekologiyası üçün uyğunlaşdırılmış hərəkət ekologiyası çərçivəsi: Jeltsch et al tərəfindən çərçivənin orijinal qrafik təsviri. [4] göbələk hərəkəti ilə bağlı hadisələrlə birləşir. Mavi qutular göbələklərlə əlaqəlidir aktiv hərəkət məlumatlı artımla təmin edilmişdir. Narıncı qutular göbələklərlə əlaqəlidir aktiv hərəkət sitoplazmik daşınma ilə təmin edilir

Naviqasiya cavabını məlumatlandıran ətraf mühit amilləri ("Hara və nə vaxt köçməli?")və beləliklə, hiflərin və digər aktiv biokütlə translokasiyalarının hərəkətini dəyişdirir (hərəkət yolu) daxildir:

resursların mövcudluğu və paylanması [17, 19, 20]. Miselyumun morfologiyasındakı növə xas dəyişkənlik, məsələn, “falanqaya qarşı partizan” yem axtarış strategiyası, ehtimal ki, genetik kodlaşdırılmış yaddaş (yəni, populyasiya səviyyəsində seçilmək üçün potensial olaraq seçilmiş) vasitəsilə mümkün olan naviqasiya qabiliyyətinə nümunədir [19].

zəhərli maddələr və ya otlayanlar şəklində təhlükənin olması [21, 22]. Göbələk miseliyası otarıldıqda, daxili vəziyyət (hərəkət etmək üçün motivasiya və hərəkət etmək üçün fizioloji qabiliyyət) ilə naviqasiya qabiliyyəti arasında qarşılıqlı əlaqə mürəkkəb ola bilər: Güclü otlaqlar böyümənin azalması ilə nəticələnsə də (təəccüblü deyil) orta dərəcədə otlaq reaksiyalara səbəb ola bilər. ya kompensasiyaedici artım, ya da qaçma mexanizmləri kimi şərh edilə bilər. Hedlund və başqaları. [22] göbələklərin necə olduğunu göstərdi Mortierella isabellina normal morfologiyadan kollembola tərəfindən otlamağa cavab olaraq hava hiflərinin daha sürətli böyüməsinə və artan istehsalına keçir. Müəlliflər 3D məkanında böyüyən hava hiflərinin təbii substratın məsamələri içərisində otlaqdan qaçmaq şansının daha yüksək olduğunu təklif edirlər. Fomina və başqalarında. tədqiqat [21], dörd müxtəlif göbələk növü Cu və Cd-nin lokallaşdırılmış mənbələrindən uzaqlaşdı. Maraqlıdır ki, reaksiya (mənfi kemotropizm) mühitdə saxaroza mövcudluğunun artması ilə azaldı. Hərəkət ekologiyası terminlərinə tərcümə edilən bu iş daxili vəziyyət kontekstində də naviqasiya qabiliyyətini araşdırdı (yəni, kifayət qədər enerji varsa, zəhərli metalların olduğu ərazilərdə böyümək üçün təkmilləşdirilmiş fizioloji variantlar).

spesifik hiflərin və miseliyanın olması. Filamentli göbələklərin hifləri, məsələn, cütləşən tərəfdaşlar arasında eyni növün digər hiflərinə doğru böyüməni idarə etmək üçün kemotaksisdən istifadə edə bilirlər [23]. Ağac parçalayan növlərin müxtəlif növ rəqibləri ayırd etmələri və yamaqlar arasında böyümələrini müvafiq olaraq dəyişdirmələri göstərildi [24].

ətraf mühitin fiziki quruluşu və digər fiziki-kimyəvi xüsusiyyətləri [25,26,27]. Məsələn, Hanson və başqalarında. tədqiqat [26], hiflər mikrostrukturlu mühitdə müşahidə edilmişdir: Açıq agar səthində yetişən göbələk mikroskopik labirintinə daxil olduqdan sonra o, bu dəyişikliyi aşkar edə bilir və bir neçə böyümə (hərəkət) parametrləri dəyişdirilir. Məsələn, budaqlanma tezliyi artırıldı. Bu tədqiqat həm də göbələklərdə yönlü yaddaşın və onun naviqasiyadakı rolunun yaxşı nümunəsidir. Perera və başqaları. [27] dermatofitik göbələklərin hiflərinin ev sahibi toxumaların strukturları ilə naviqasiyasında təmas hissini necə istifadə etdiyinə dair bir nümunə verir.

uyğun bir ev sahibinin olması (parazitar və ya qarşılıqlı göbələklərin olması halında). Məsələn, bitki kökləri hiflərin naviqasiya üçün istifadə etdiyi kemoatraktantları buraxması ilə tanınır [20].

Addım 2: filamentli göbələklər Jeltschin hərəkət ekologiyası çərçivəsində aktiv hərəkət

Genişlənmiş hərəkət ekologiyası konsepsiyası ətraf mühitin təkcə ətraf mühitə təsir göstərmədiyini proqnozlaşdırır hərəkət yolu (yuxarıda qeyd olunan nümunələrə bax), həm də boyunca baş verən qarşılıqlı əlaqə hərəkət yolu icma yığıncağına təsir edərək ətraf mühitə təsir göstərir [4] (şək. 2). Digər qruplarda olduğu kimi, filamentli göbələklərdə də fokus fərd (xüsusi hərəkət yolu ilə) digər gildiyaların populyasiyaları üçün mobil əlaqə rolunu oynaya bilər (aşağıya bax). Eyni zamanda və eyni gildiya daxilində bu fərdin hərəkəti növdaxili və növlərarası qarşılıqlı təsirlərə təsir edən göbələk icmasının yığılmasının vacib amilidir. Aşağıda bu iki təsiri genişləndiririk aktiv göbələk hərəkəti.

Mobil bağlayıcılar kimi hiflər

Göbələklər tərəfindən qida maddələrinin daşınmasının təsiri (yəni resurs mobil əlaqələri) göbələk-bitki qarşılıqlılığı [28] kontekstində intensiv şəkildə tədqiq edilmişdir, lakin göbələklər mikrob ekosistemlərinin üzvləri üçün resurs mobil bağlayıcı rolunu da oynayır. Qızıl balıqların miqrasiyası və ayıların qidalanma vərdişlərinə bənzətməklə, qida maddələrinin mobil əlaqələrinin yaradılması [29], həmçinin hiflər tərəfindən daşınan qidalar mikofaq bakteriyalar tərəfindən əldə edilə və sərbəst buraxıla bilər [30]. Bununla belə, qida əlaqələri daha az dramatik formada ola bilər, burada göbələk məhv edilmir: Qida maddələri ilə yoxsul və quru mikroyaşayışlarda bakteriyaların populyasiyaları qida və suyun hifal daşınması və ifrazı ilə saxlanıla bilər [31]. Miseliyalar həmçinin üzvi çirkləndiriciləri daşıya bilir və onları torpaq bakteriyaları tərəfindən biodeqradasiyaya hazır edir [32].

Filamentli göbələklərin hifləri, həmçinin bakterial növlərin onların yayılması üçün istifadə edə biləcəyi yollar şəbəkəsini təmin etməklə torpaq bakteriyalarının [33,34,35] populyasiyaları üçün genetik mobil bağlayıcı rolunu oynayır. Torpaqda bakteriyalar adətən yalnız su fazasında hərəkət edə bilir. Quru şəraitdə bu, yaşayış yeri ilə əlaqəni azalda bilər. Bununla belə, su filmi ilə əhatə olunmuş hiflərin olması ilə əlaqə yenidən yaxşılaşdırıla bilər [34]. Bakteriyaların göbələk hifləri üzərində yayılma qabiliyyəti hər iki tərəfdaşın xüsusiyyətləri arasında mürəkkəb qarşılıqlı əlaqənin nəticəsi kimi görünür. Fərqli göbələk - bakteriya növlərinin birləşmələri fərqli yayılma potensialı göstərir [36, 37] və təsirin bakteriya icmasının tərkibinə təsir göstərdiyi artıq göstərilmişdir [37]. Hidrofobiklik göbələyin yayılma potensialını azaldır [36, 38]. Bakterial tərəfdən, su filmi içərisində aktiv şəkildə hərəkət etmək qabiliyyəti vacibdir [34], baxmayaraq ki, passiv dispersiyaya dair dəlillər də mövcuddur [36]. misal göbələk magistrallarıgöbələk boru kəmərləri (müvafiq olaraq, genetik və resurs mobil əlaqələndiriciləri üçün göbələk biologiyasında tez-tez istifadə olunan terminlər) həmçinin göbələk ekologiyasında ümumi hərəkət ekologiyası konsepsiyalarının qəbulunun mikrob icmalarının xüsusiyyətlərini necə nəzərə almaq lazım olduğunu nümayiş etdirir. Məsələn, bakteriyalarda dispers propaqullar adətən metabolik aktiv hüceyrələr olduğundan, çox vaxt genetik və resurs mobil bağlayıcı funksiyası sıx bağlıdır. Yuxarıda göstərildiyi kimi, göbələk yalnız passiv iskele kimi xidmət etmir, həm də qida maddələrinin verilməsi ilə yayılması daha da asanlaşdırıla bilər. Dağılma funksiyası ilə də müşayiət oluna bilər proses bağlayıcıları. Bunlar lokallaşdırılmış pH dəyişiklikləri ola bilər [39] və ya antibiotik: Antibakterial xassələrə malik mikromühitlər yaradaraq, göbələklər antibiotiklərə davamlı ştammları üstünlük təşkil edə bilər [40]. Maraqlı bir nümunə, filamentli göbələklər arasında hərəkətə əsaslanan mutualizmdir Aspergillus fumigatus və qaynayan bakteriya Paenibacillus burulğanı torpaqda. Aktiv hərəkət edə bilməyən göbələk konidiyaları bakteriya populyasiyaları tərəfindən ən azı 30 sm məsafəyə, o cümlədən göbələklərin böyüməsini dəstəkləməyən yerlərdən nişlərə daşına bilər. A. fumigatus. Bunun müqabilində göbələk ortağının hifləri körpü rolunu oynayır P. burulğan torpaq məsamələri arasında olan hava boşluqları P. burulğan özbaşına keçə bilməyəcəkdi [41].

Göbələk icmalarının növ içi və növlərarası qarşılıqlı təsirlərində aktiv hərəkətin rolu

Bu sahədəki son irəliləyişlərə baxmayaraq, lifli göbələklərdə icmanın qarşılıqlı təsiri və yığılması haqqında biliklərimiz hələ də məhduddur [1, 42,43,44]. Bu tədqiqatın göbələklərin açıq şəkildə tanınmasından faydalanacağını iddia edirik aktiv hərəkət onun ekoloji kontekstində. Aşağıda hərəkət ekologiyasının obyektivindən göbələklərin intraspesifik və növlərarası qarşılıqlı əlaqəsi ilə bağlı mövzuları nəzərdən keçirəcəyik. Məhz dispersiya forması kimi miselial artım, miselial və hifli yem axtarışı, müdaxilə rəqabəti və klonal subsidiyalaşdırmada miselial translokasiya.

Böyümə və dağılma

Filamentli göbələklər kiçik hifal fraqmentlərindən bərpa oluna bilər. Bu o deməkdir ki, istənilən növ böyümə həm də yayılma potensialı gətirir. Bununla belə, bu növ dağılma nadir hallarda qaçırılmış bir fürsət hesab etdiyimiz hərəkət ekologiyası kontekstində həll edilmişdir. Məsələn, müstəmləkəçilik yalnız sporların istehsalı və sərbəst buraxılması ilə məhdudlaşmadığından, göbələklərin niyə kəşfiyyat rejimində böyüməsi (məsələn, rəqiblərdən aktiv şəkildə qaçmaq, müxtəlif resursların axtarışı) ilə bağlı fundamental hərəkət ekologiyası suallarını həll etməklə, o, necə edə bilər? o (məsələn, miseliyanın arxitekturasının və ya böyümə sürətinin dəyişdirilməsi) və nə vaxt və harada tədqiq ediləcəyi (məsələn, hif istiqamətini hansı işarələr müəyyənləşdirir) onun kolonizasiya qabiliyyətini daha yaxşı əks etdirəcək və bizə ənənəvi mikoloji mövzular, məsələn, genetik xəritələmə haqqında daha ətraflı məlumat verə bilər [45] , 46]. Bu yanaşmanın bir nümunəsi (yəni, qida axtaran göbələk fərdlərinin naviqasiya qabiliyyətinin populyasiya səviyyəsində yayılmasına necə təsir göstərməsi) artıq Boddy və başqaları tərəfindən təcəssüm edilmişdir. [47]. Müəlliflər, demək olar ki, sinonim terminlər kimi miseliyanın böyüməsi və resursun tutulması (yemək axtarma) ilə dağılma ilə mübarizə aparmağa qərar verdilər. Təsəvvür edirik ki, bu cür terminologiya heyvan ekoloqlarının əksəriyyətini təəccübləndirə bilər. Bununla belə, o, filamentli göbələklərin biologiyasını və hərəkət ekologiyasını yaxından və düzgün şəkildə izləyir.

Yem axtarma strategiyaları və niş bölmələri

Göbələk ekoloqları uzun müddətdir ki, bir göbələk resursları araşdırarkən müxtəlif yemləmə strategiyalarının mövcudluğunu qəbul ediblər. Bunlara yem axtarışına həsr olunmuş miselial kordonların yaradılması [19], maneəni keçmək bacarığı və ya müxtəlif resurs təchizatı olan ərazilərdə yemləmə qərarları daxildir [10]. Agerer [48] qarşılıqlı kök göbələklərinin nümayiş etdirdiyi səkkizə qədər yem axtarış strategiyasını təsvir edir. Boddi və Cons [19] göbələk növlərindəki morfoloji dəyişkənliyə işarə etdilər ki, bu da “falanks və ya partizan” yem axtarış strategiyası kimi müəyyən edilə bilər. Mikroskopik miqyasda hif hərəkətlərinin tədqiqi də göstərir ki, yem axtarma strategiyaları (kosmik axtarış alqoritmləri) növlər arasında fərqlənir [49].

Hərəkət ekologiyası çərçivəsindən istifadə bu tapıntıların birgəyaşayış baxımından müzakirəsinə gətirib çıxarır. Məsələn, əgər növlər müxtəlif həndəsələrin tədqiqinin effektivliyi kimi yem axtarışı ilə bağlı əlamətlərə görə fərqlənirlərsə, bu, məkan nişinin bölünməsinə səbəb ola bilər.

Aktiv hərəkət və mantar müdaxiləsi rəqabəti

Müdaxilə rəqabəti (həmçinin kimi tanınır mantarla mübarizə) göbələk icmasının yığılmasının yaxşı sənədləşdirilmiş faktorudur. Biz inanırıq ki, hərəkət ekologiyası çərçivəsi burada yeni perspektiv təklif edə bilər aktiv hərəkət iki yolla mühüm rol oynayır: qabaqlayıcı rəqabətdə və miseliya daşınmasında.

Preemptiv rəqabət göbələk müdaxiləsi rəqabətinin əsas hərəkətvericilərindən biri kimi müəyyən edilmişdir [50]. Göbələk ekologiyasında məlumdur ki, rəqiblə təmas anında miselyumun ərazisi nə qədər böyükdürsə, döyüşdə qalib gəlmə ehtimalı bir o qədər yüksəkdir [50,51,52,53,54]. Mövcud məkanı (yəni ilkin resurs ələ keçirmək) qabaqcadan istifadə etmək qabiliyyəti miselyumun böyümə sürəti ilə verilir. İstiqamətləndirilmiş hif artımında olduğu kimi, bu böyümə növü də aktiv hərəkət kimi görünə bilər: Çünki biokütləni kosmosda köçürmək üçün stimul təkcə inkişaf (böyümə) deyil, həm də ekoloji (ərazi və qida maddələrini tutmaq üçün). Deməli, bu, təkcə heyvanların böyüməsi (biokütlənin artması) ilə deyil, həm də heyvanın öz ehtiyatları ilə ərazi əldə edərək və saxlamaqla öz fitnesini artırmasına bənzətmədir (biokütlənin köçürülməsi). Bundan əlavə, qabaqlayıcı böyüməyə göbələyin naviqasiya qabiliyyəti də təsir edir və bu, növlərarası dəyişkənlikdə vacib bir xüsusiyyət kimi qəbul edilə bilər.

Ev diapazonunun üstünlüyü (ərazi ölçüsü) işləməsi üçün miselyum yalnız resursları tutmamalıdır. Müdaxilə rəqabəti resurs baha başa gəlir və resursun qeyri-səlis paylanması olan bir mühitdə nəticələr həmçinin göbələklərin miselial daşınma yolu ilə resursları effektiv şəkildə inteqrasiya etmək qabiliyyətindəki fərqlərdən də asılı ola bilər [17]. Ola bilsin ki, bu, açıq-aydın bir nəticə olduğundan və ölçmək üçün texniki çətinliklərə görə [55], miseliyanın daşınma qabiliyyəti - bizim məlumatımıza görə - göbələklərlə mübarizə təcrübələrində açıq şəkildə nəzərə alınmayıb (yəni kəmiyyəti göstərilməyib) (lakin Lindahl-a baxın). və başqaları [53]). Əksinə, ərazinin ölçüsü adətən ölçülür və nəqliyyatın miselial döyüşün nəticələrinə təsiri, xüsusi biokimyəvi maddələr və ya morfoloji istehkamlar istehsal etmək qabiliyyəti kimi digər növ xüsusiyyətləri ilə birlikdə qara qutudur. Məsələn, Kolesidis et al. [50], göbələklərin müdaxiləsi ilə bağlı rəqabət tədqiqatlarında ən son texnologiya olduğuna inanırıq, döyüşün nəticəsini proqnozlaşdıra bilən altı parametr müəyyən etmişdir. Onların arasında miseliyanın uzadılması sürəti və nisbi ölçüsü ilə mübarizə aparan miseliya (yuxarıya bax: qabaqlayıcı rəqabət). Resursları köçürmək qabiliyyəti bu parametrlərdə iştirak edir və onu ayrıca parametr kimi ayırmadan parametrləşdirilmiş model yenə də rəqabətin nəticəsini proqnozlaşdıra bilir. Lakin - müəlliflərin də müzakirə etdiyi kimi - bu, digər hallarda, məsələn, resurs paylanmasının qeyri-bərabər olduğu təbii mühitdə belə olmaya bilər. Həqiqətən, təcrübə homojen agar mühitindən istifadə etməklə aparılmışdır. Təbiətdə resursların daha böyük məkan miqyasında paylanması ilə əlaqədar nəqliyyat imkanlarında növlərarası dəyişkənlik böyük rol oynaya bilər. Bu cür dəyişkənliyin mövcudluğu artıq müdaxilə rəqabətindən fərqli kontekstlərdə göstərilmişdir [15].

Müdaxilə rəqabəti kontekstində nəqliyyat qabiliyyətinin əhəmiyyəti növlər arasında əlamət dəyəri kimi qiymətləndirilməsə də, bir sıra tədqiqatlarda birbaşa və ya dolayısı ilə göstərilmişdir. Əlavə resurs istifadəyə verildikdə Hipoloma fascicularePhanerochaete velutina, bu resursun (döyüş zonasından ya distal, ya da proksimalda) mövqeyi ilə bağlı döyüş qabiliyyətində heç bir fərq yox idi [51]. Bu, distal hissədən olan resursların müdaxilə zonasında asanlıqla mövcud olduğunu göstərir. Başqa bir araşdırmada iki növün (bir saprob və bir mikorizal) resurs bazaları torpaq sütunu ilə ayrılmışdır. Yenə də resurs bazasının ölçüsü müdaxilənin qarşılıqlı təsirinin nəticəsini müəyyən edirdi. Resursun ölçüsü müdaxilə zonasındakı morfologiyanı da müəyyənləşdirdi. Bu, müdaxilə rəqabətinin nəticəsində miselial translokasiyaların iştirakının bariz nümunəsidir [53]. Miseliyanın məkan konfiqurasiyasının, miseliyanın ölçüsündən asılı olmayaraq, döyüş nəticələrinə təsir etdiyi müşahidəsinin səbəblərindən biri kimi nəqliyyat da fərz oluna bilər [56].

Müdaxilə rəqabətində miselial daşımanın əhəmiyyəti haqqında biliklərimizi və müxtəlif tədqiqat kontekstlərindən daşınma qabiliyyətinin dəyişkənliyi haqqında biliklərimizi nəzərə alaraq, miselial daşımanın müdaxilə rəqabətinə təsirini daha aydın şəkildə izləyən tədqiqatları nəzərdə tuta bilərik: Miselial translokasiyalarla müxtəlif növlər arasında hərəkət əlaməti dəyəri kimi ölçülməkdədir. Və miselyal translokasiyalarla birlikdə görüldü aktiv hərəkət hadisələr, burada nə vaxt və hara köçmək kimi suallar mərkəzidir. Beləliklə, hərəkət ekoloqlarının hərəkət və rəqabət arasındakı əlaqəyə necə baxdıqlarına bənzər bir şəkildə.

Heterojen mühitdə qida maddələrinin köçürülməsi və klonal subsidiya

Yuxarıda təsvir edildiyi kimi, filamentli göbələklər müxtəlif yamaqlardan qaynaqları birləşdirmək üçün misel daşından istifadə edə bilər, lakin bu hərəkət qabiliyyəti (xüsusiyyət) növlər arasında fərqlənir [15]. Buna görə də mümkündür ki, növlərin birgəyaşayışı resurs inteqrasiyası qabiliyyəti ilə daha sürətli böyümə arasında mübadilə ilə yanaşı təşviq edilə bilər. Eynilə, növlər yerli əlverişsiz ekoloji şəraitə görə böyümənin müvəqqəti mümkün olmadığı miselyumun hissələrinə metabolitləri daşımaq qabiliyyətinə görə fərqlənə bilər (göbələk şəbəkəsinin dəyəri və nəqliyyatın səmərəliliyi baxımından mümkün mübadilə üçün, Heaton et al. [55] ]). The ability to transport nutrients and metabolites across the entire mycelium (i.e. genet) in order to support local parts (ramets) is a feature not unique to filamentous fungi. It connects them for example to clonal plants, where the impact of this form of active movement has been already studied within the coexistence context (see below and [57]).


Hijacked Cell Division Helped Fuel Rise of Fungi

A new study finds that the more than 90,000 species of mushrooms, molds, yeasts and other fungi found everywhere in the soil, water and air may owe their abilities to grow, spread, and even cause disease to an opportunistic virus they caught more than a billion years ago.

In the May 10 issue of eLife, researchers from Duke University and Stanford University suggest that a viral protein may have invaded the genomes of early fungi and hijacked their cell division control machinery, duping fungi into making more viruses as the fungal cells grew and divided. The viral protein was eventually adopted by its host and incorporated into the fungal genome, generating a family of proteins that are now critical to producing spores, invading host tissues and other fungal characteristics.

“The event could have triggered or facilitated the emergence of the entire fungal kingdom,” said lead author Nicolas Buchler, assistant professor of biology at Duke.

The research could one day help scientists develop new types of antifungal drugs that inhibit cell division in fungi but not in their plant or animal hosts, Buchler said.

The cycle of cell growth and division is under tight control. Without it, living things couldn’t go from a single fertilized egg to an adult, replace worn-out cells or heal from damage. Unchecked, cell division can lead to cancer in humans and other animals.

Studies in recent decades have shown that the molecular machinery plants and animals use to control this process includes some proteins that bear little similarity to their counterparts in fungi.

In plants and animals, a family of proteins called E2F transcription factors control the early stages of cell division, turning genes on and off as needed as one cell prepares to split into two. A different protein called SBF plays the same role in fungi.

Which raises the question: If the cell cycle control proteins in animals and plants are more or less the same, how did a protein that serves the same function in fungi -- which are more closely related to animals than either group is to plants -- come to be so different?

To find out, Buchler and colleagues scoured the genome sequences of hundreds of eukaryotes, the group of living things that includes all fungi, plants and animals, including humans.

They checked amoebas, algae, and other organisms for cell cycle control proteins similar to the SBF protein found in fungi, but nothing turned up.

The only matches weren’t in plants or animals at all, but in viruses. The results suggest that fungi acquired their SBF protein independently after diverging from animals about a billion years ago, most likely from a virus that infected the fungal ancestor’s cells and infiltrated its genome.

The virus likely commandeered its host’s cell cycle controls for its own benefit, but fungi may have found the protein useful and adopted it through a process known as horizontal gene transfer.

By zeroing in on these virally-derived genes, which now play key roles in fungal growth, scientists may be able to identify new ways to fight fungi that cause disease, the researchers say.

Life-threatening fungal infections such as cryptococcal meningitis and fungal pneumonia kill one and a half million people every year. Such infections can be especially dangerous for people with impaired immune systems, including organ transplant recipients or those with cancer or HIV.

Fungal pathogens aren’t limited to people. Rotting and plant disease in crops, white-nose syndrome in bats and colony collapse disorder in bees are all caused by fungi.

Now the researchers are trying to understand how the cell cycle control machinery of fungi was co-opted without wreaking havoc on the life of the cell.

They are focusing on fungi that branched off early, near the base of the fungal family tree, such as soil-dwelling fungi called chytrids. Cell division in these species is thought to be controlled by both the E2F protein family and the SBF protein unique to fungi. The pattern suggests that fungal evolution went through a transitional state where both cell cycle controllers coexisted in the ancestor of most fungi, and then E2F was lost and replaced by its viral stand-in.

In experiments with the single-celled fungus Saccharomyces cerevisiae, or brewer’s yeast, Buchler and colleagues show that the SBF proteins in yeast can bind to the same snippets of DNA as their E2F counterparts in animals, which supports the idea that SBF was able to take over by activating the same gene targets its predecessor did.

“The fungal cell cycle never stopped, it just went through a period where it had two control switches competing for the same genetic real estate,” Buchler said.

Other authors on the paper include Edgar Medina and Raluca Gordân of Duke, and Jonathan Turner and Jan Skotheim of Stanford University. This research was supported by the Burroughs Wellcome Fund and the Alfred P. Sloan Foundation, and by grants from the National Institutes of Health, the Defense Advanced Research Projects Agency and the National Science Foundation (1DP2OD008654-01, BAA-11-66, GM092925, MCB-14-12045).


Herbivore gut fungi found to produce unique building blocks of antibiotics

Kredit: CC0 Public Domain

For the past several years, chemical engineer Michelle O'Malley has focused her research on the anaerobic fungi found in the guts of herbivores, which make it possible for those animals to fuel themselves with sugars and starches extracted from fibrous plants. O'Malley's work, reflected in multiple research awards and journal articles, has centered on how these powerful fungi might be used to extract value-added products from the nonedible parts of plants—roots, stems and leaves—that are generally considered waste products.

Now, her lab has discovered that those same fungi likely produce novel "natural products," which could function as antibiotics or other compounds of use for biotechnology. The research is described in a paper titled "Anaerobic gut fungi are an untapped reservoir of natural products," published in the Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

All living things are equipped with natural defenses to ensure their survival. Microbes often depend on synthesized natural products that act as defenses against environmental threats and allow them to compete with other microbes. Many such natural products have served as the source of antibiotics used to fight disease in humans.

Anaerobic fungi, by definition, do not use oxygen to fuel their production of natural products. Thus, said O'Malley, "It costs them a lot more metabolically to make something than it does an aerobe." Further, anything an anaerobic microbe produces has to be carefully "designed" and extremely efficient, since energy is scarce in the oxygen-free microbes.

O'Malley's lab in 2017 provided the U.S. Department of Energy with several anaerobic gut fungi, which were then sequenced as part of a larger collaboration.

"We started seeing something we didn't expect to find: The building blocks—biosynthetic gene clusters, or BGCs—that antibiotics are typically built from," O'Malley said of that work. "BGCs sit near each other on the genome and participate in stepwise chemical reactions. In this case, they are loading a molecule onto an enzyme—chemically decorating it, if you will—and then passing it to another enzymatic module, and in this way, making it into an increasingly complex molecule."

That molecular assembly-line process is important, she says, because it emulates how antibiotics are often made. "BGCs could also be of useful for making value-added chemicals, because they have lot of complex chemistry built in," she added. "So, they might be able to be used as drop-in biofuels, as coatings, and as monomers to make novel materials."

But the most important implications, she said, are the antibiotic possibilities. In the paper, lead author Candice Swift, who earned her Ph.D. in O'Malley's lab and is now a postdoctoral researcher at the University of South Carolina's School of Public Health, demonstrates not only that the BGCs are present where they were not expected to be—anaerobic fungi have never been thought to have antibiotic properties—they are, even more surprisingly, active and actually making something. "They are transcribed," O'Malley noted.

Swift's analysis suggests that the compounds they found have not been identified previously. "We discovered them, and, based on what is known about these biosynthetic gene clusters, they could be making novel antibiotics," O'Malley said. "We haven't shown that definitively here, but it's one possibility that would make sense, because the fungi exist as kind of minority players in their community, so they probably have some edge or ability that allows them to stick around in the face of overwhelming competition. That's what we think they might be doing. We haven't proven it, but it's an attractive way to look at it."

So, if the anaerobic fungi are producing natural antibiotics, how difficult would it be to translate them into use in humans? "If you identify a novel antibiotic, the key to making that at scale is knowing how it's built," O'Malley explained. "That's a big question. We'll try to address that in a follow-up paper, but if you can figure out the genetic recipe for how they're made, it's straightforward to apply it in another system."

O'Malley said that the scientific community "has become pretty good at making antibiotics, recombinantly or through genetic engineering," and that all, or nearly all antibiotics, are derived from natural products—either made in nature or inspired by the compounds that nature builds.

The next stage in this research will involve using genetic tools to boost production and isolate the compounds to figure out exactly what compounds are being made. For that work, O'Malley is partnering with other researchers in the BioPolymers, Automated Cellular Infrastructure, Flow, and Integrated Chemistry Materials Innovation Platform (BioPACIFIC MIP), which the National Science Foundation funded last year as a collaboration between UCSB and UCLA.


İçindəkilər

There are thousands of known species of molds, which have diverse life-styles including saprotrophs, mesophiles, psychrophiles and thermophiles, and a very few opportunistic pathogens of humans. [10] They all require moisture for growth and some live in aquatic environments. Like all fungi, molds derive energy not through photosynthesis but from the organic matter on which they live, utilizing heterotrophy. Typically, molds secrete hydrolytic enzymes, mainly from the hyphal tips. These enzymes degrade complex biopolymers such as starch, cellulose and lignin into simpler substances which can be absorbed by the hyphae. In this way, molds play a major role in causing decomposition of organic material, enabling the recycling of nutrients throughout ecosystems. Many molds also synthesize mycotoxins and siderophores which, together with lytic enzymes, inhibit the growth of competing microorganisms. Molds can also grow on stored food for animals and humans, making the food unpalatable or toxic and are thus a major source of food losses and illness. [11] Many strategies for food preservation (salting, pickling, jams, bottling, freezing, drying) are to prevent or slow mold growth as well as the growth of other microbes.

Molds reproduce by producing large numbers of small spores, [10] which may contain a single nucleus or be multinucleate. Mold spores can be asexual (the products of mitosis) or sexual (the products of meiosis) many species can produce both types. Some molds produce small, hydrophobic spores that are adapted for wind dispersal and may remain airborne for long periods in some the cell walls are darkly pigmented, providing resistance to damage by ultraviolet radiation. Other mold spores have slimy sheaths and are more suited to water dispersal. Mold spores are often spherical or ovoid single cells, but can be multicellular and variously shaped. Spores may cling to clothing or fur some are able to survive extremes of temperature and pressure.

Although molds can grow on dead organic matter everywhere in nature, their presence is visible to the unaided eye only when they form large colonies. A mold colony does not consist of discrete organisms but is an interconnected network of hyphae called a mycelium. All growth occurs at hyphal tips, with cytoplasm and organelles flowing forwards as the hyphae advance over or through new food sources. Nutrients are absorbed at the hyphal tip. In artificial environments such as buildings, humidity and temperature are often stable enough to foster the growth of mold colonies, commonly seen as a downy or furry coating growing on food or other surfaces.

Few molds can begin growing at temperatures of 4 °C (39 °F) or below, so food is typically refrigerated at this temperature. When conditions do not enable growth to take place, molds may remain alive in a dormant state depending on the species, within a large range of temperatures. The many different mold species vary enormously in their tolerance to temperature and humidity extremes. Certain molds can survive harsh conditions such as the snow-covered soils of Antarctica, refrigeration, highly acidic solvents, anti-bacterial soap and even petroleum products such as jet fuel. [12] : 22

Xerophilic molds are able to grow in relatively dry, salty, or sugary environments, where water activity (aw) is less than 0.85 other molds need more moisture. [13]

  • Acremonium
  • Alternaria
  • Aspergillus
  • Cladosporium
  • Fusarium
  • Mucor
  • Penicillium
  • Rizopus
  • Stachybotrys
  • Trixoderma
  • Trichophyton

The Kōji ( 麹 ) molds are a group of Aspergillus species, notably Aspergillus oryzae, and secondarily A. sojae, that have been cultured in eastern Asia for many centuries. They are used to ferment a soybean and wheat mixture to make soybean paste and soy sauce. Koji molds break down the starch in rice, barley, sweet potatoes, etc., a process called saccharification, in the production of sake, shōchū and other distilled spirits. Koji molds are also used in the preparation of Katsuobushi.

Red rice yeast is a product of the mold Monascus purpureus grown on rice, and is common in Asian diets. The yeast contains several compounds collectively known as monacolins, which are known to inhibit cholesterol synthesis. [14] A study has shown that red rice yeast used as a dietary supplement, combined with fish oil and healthy lifestyle changes, may help reduce "bad" cholesterol as effectively as certain commercial statin drugs. [15] Nonetheless, other work has shown it may not be reliable (perhaps due to non-standardization) and even toxic to liver and kidneys. [16]

Some sausages, such as salami, incorporate starter cultures of molds [17] to improve flavour and reduce bacterial spoilage during curing. Penicillium nalgiovense, for example, may appear as a powdery white coating on some varieties of dry-cured sausage.

Other molds that have been used in food production include:

  • Fusarium venenatum – quorn
  • Geotrichum candidum – cheese
  • Neurospora sitophila – oncom
  • Penicillium spp. – various cheeses including Brie and Blue cheese
  • Rhizomucor miehei – microbial rennet for making vegetarian and other cheeses
  • Rhizopus oligosporus – tempeh
  • Rhizopus oryzae – tempeh, jiuqu for jiuniang or precursor for making Chinese rice wine

Alexander Fleming's accidental discovery of the antibiotic penicillin involved a Penicillium mold called Penicillium rubrum (although the species was later established to be Penicillium rubens). [18] [19] [20] Fleming continued to investigate Penicillin, showing that it could inhibit various types of bacteria found in infections and other ailments, but he was unable to produce the compound in large enough amounts necessary for production of a medicine. [21] His work was expanded by a team at Oxford University Clutterbuck, Lovell, and Raistrick, who began to work on the problem in 1931. This team was also unable to produce the pure compound in any large amount, and found that the purification process diminished its effectiveness and negated the anti-bacterial properties it had. [21]

Howard Florey, Ernst Chain, Norman Heatley, Edward Abraham, also all at Oxford, continued the work. [21] They enhanced and developed the concentration technique by using organic solutions rather than water, and created the "Oxford Unit" to measure penicillin concentration within a solution. They managed to purify the solution, increasing its concentration by 45–50 times, but found that a higher concentration was possible. Experiments were conducted and the results published in 1941, though the quantities of Penicillin produced were not always high enough for the treatments required. [21] As this was during the Second World War, Florey sought USA Government involvement. With research teams in the UK and some in the US, industrial-scale production of crystallized penicillin was developed during 1941–1944 by the USDA and by Pfizer. [18] [22]

Several statin cholesterol-lowering drugs (such as lovastatin, from Aspergillus terreus) are derived from molds. [23]

The immunosuppressant drug cyclosporine, used to suppress the rejection of transplanted organs, is derived from the mold Tolypocladium inflatum.

Molds are ubiquitous, and mold spores are a common component of household and workplace dust however, when mold spores are present in large quantities, they can present a health hazard to humans, potentially causing allergic reactions and respiratory problems. [24]

Some molds also produce mycotoxins that can pose serious health risks to humans and animals. Some studies claim that exposure to high levels of mycotoxins can lead to neurological problems and in some cases, death. [25] Prolonged exposure, e.g. daily home exposure, may be particularly harmful. Research on the health impacts of mold has not been conclusive. [26] The term "toxic mold" refers to molds that produce mycotoxins, such as Stachybotrys chartarum, and not to all molds in general. [27]

Mold in the home can usually be found in damp, dark or steamy areas, e.g. bathrooms, kitchens, cluttered storage areas, recently flooded areas, basement areas, plumbing spaces, areas with poor ventilation and outdoors in humid environments. Symptoms caused by mold allergy are: watery, itchy eyes a chronic cough headaches or migraines difficulty breathing rashes tiredness sinus problems nasal blockage and frequent sneezing.

Molds can also pose a hazard to human and animal health when they are consumed following the growth of certain mold species in stored food. Some species produce toxic secondary metabolites, collectively termed mycotoxins, including aflatoxins, ochratoxins, fumonisins, trichothecenes, citrinin, and patulin. These toxic properties may be used for the benefit of humans when the toxicity is directed against other organisms for example, penicillin adversely affects the growth of Gram-positive bacteria (e.g. Clostridium species), certain spirochetes and certain fungi. [28]

Mold growth in buildings generally occurs as fungi colonize porous building materials, such as wood. [29] Many building products commonly incorporate paper, wood products, or solid wood members, such as paper-covered drywall, wood cabinets, and insulation. Interior mold colonization can lead to a variety of health problems as microscopic airborne reproductive spores, analogous to tree pollen, are inhaled by building occupants. High quantities of indoor airborne spores as compared to exterior conditions are strongly suggestive of indoor mold growth. [30] Determination of airborne spore counts is accomplished by way of an air sample, in which a specialized pump with a known flow rate is operated for a known period of time. To account for background levels, air samples should be drawn from the affected area, a control area, and the exterior.

The air sampler pump draws in air and deposits microscopic airborne particles on a culture medium. The medium is cultured in a laboratory and the fungal genus and species are determined by visual microscopic observation. Laboratory results also quantify fungal growth by way of a spore count for comparison among samples. The pump operation time is recorded and when multiplied by pump flow rate results in a specific volume of air obtained. Although a small volume of air is actually analyzed, common laboratory reports extrapolate the spore count data to estimate spores that would be present in a cubic meter of air. [31]

Various practices can be followed to mitigate mold issues in buildings, the most important of which is to reduce moisture levels that can facilitate mold growth. [27] Properly functioning air conditioning (AC) units are essential to controlling levels of indoor airborne fungal spores. Air filtration reduces the number of spores available for germination, especially when a High Efficiency Particulate Air (HEPA) filter is used. A properly functioning AC unit also reduces the relative humidity in rooms. [32] The United States Environmental Protection Agency (EPA) currently recommends that relative humidity be maintained below 60%, ideally between 30% to 50%, to inhibit mold growth. [33] Considering that fungal growth requires cellulose, plant fiber, as a food source, using building materials that do not contain cellulose is an effective method of preventing fungal growth.

Eliminating the moisture source is the first step at fungal remediation. Removal of affected materials may also be necessary for remediation, if materials are easily replaceable and not part of the load-bearing structure. Professional drying of concealed wall cavities and enclosed spaces such as cabinet toekick spaces may be required. Post-remediation verification of moisture content and fungal growth is required for successful remediation. Many contractors perform post-remediation verification themselves, but property owners may benefit from independent verification.

Various artists have used mold in various artistic fashions. Daniele Del Nero, for example, constructs scale models of houses and office buildings and then induces mold to grow on them, giving them an unsettling, reclaimed-by-nature look. [34] Stacy Levy sandblasts enlarged images of mold onto glass, then allows mold to grow in the crevasses she has made, creating a macro-micro portrait. [35] Sam Taylor-Johnson has made a number of time-lapse films capturing the gradual decay of classically arranged still lifes. [36]


Fungal Biology

Series Editors: Gupta, Vijai Kumar, Tuohy, Maria G.

About this series

Titles in this series

Redaktor haqqında

Fungal biology has an integral role to play in the development of the biotechnology and biomedical sectors. It has become a subject of increasing importance as new fungi and their associated biomolecules are identified. The interaction between fungi and their environment is central to many natural processes that occur in the biosphere. The hosts and habitats of these eukaryotic microorganisms are very diverse fungi are present in every ecosystem on Earth. The fungal kingdom is equally diverse, consisting of seven different known phyla. Yet detailed knowledge is limited to relatively few species. The relationship between fungi and humans has been characterized by the juxtaposed viewpoints of fungi as infectious agents of much dread and their exploitation as highly versatile systems for a range of economically important biotechnological applications. Understanding the biology of different fungi in diverse ecosystems as well as their interactions with living and non-living is essential to underpin effective and innovative technological developments. This series will provide a detailed compendium of methods and information used to investigate different aspects of mycology, including fungal biology and biochemistry, genetics, phylogenetics, genomics, proteomics, molecular enzymology, and biotechnological applications in a manner that reflects the many recent developments of relevance to researchers and scientists investigating the Kingdom Fungi.

Rapid screening techniques based on screening specific regions in the DNA of fungi have been used in species comparison and identification, and are now being extended across fungal phyla. The majorities of fungi are multicellular eukaryotic systems and therefore may be excellent model systems by which to answer fundamental biological questions. A greater understanding of the cell biology of these versatile eukaryotes will underpin efforts to engineer certain fungal species to provide novel cell factories for production of proteins for pharmaceutical applications. Renewed interest in all aspects of the biology and biotechnology of fungi may also enable the development of “one pot” microbial cell factories to meet consumer energy needs in the 21st century. To realize this potential and to truly understand the diversity and biology of these eukaryotes, continued development of scientific tools and techniques is essential.

As a professional reference, this series will be very helpful to all people who work with fungi and should be useful both to academic institutions and research teams, as well as to teachers, and graduate and postgraduate students with its information on the continuous developments in fungal biology with the publication of each volume.


Fatty acids and cardiac disease: fuel carrying a message

From the viewpoint of the prevention of cardiovascular disease (CVD) burden, there has been a continuous interest in the detrimental effects of the Western-type high-fat diet for more than half a century. More recently, this general view has been subject to change as epidemiological studies showed that replacing fat by carbohydrate may even be worse and that various polyunsaturated fatty acids (FA) have beneficial rather than detrimental effects on CVD outcome. At the same time, advances in lipid biology have provided insight into the mechanisms by which the different lipid components of the Western diet affect the cardiovascular system. In fact, this still is a rapidly growing field of research and in recent years novel FA derivatives and FA receptors have been discovered. This includes fish-oil derived FA-derivatives with anti-inflammatory properties, the so-called resolvins, and various G-protein-coupled receptors that recognize FA as ligands. In the present review, we will extensively discuss the role of FA and their metabolites on cardiac disease, with special emphasis on the role of the different saturated and polyunsaturated FA and their respective metabolites in cellular signal transduction and the possible implications for the development of cardiac hypertrophy and cardiac failure.

Açar sözlər: endocannabinoids fish-oil heart failure inflammation prostaglandins resolvins.

© 2014 Scandinavian Physiological Society. Published by John Wiley & Sons Ltd.


Pathogenic fungi regulate immunity by inducing neutrophilic myeloid-derived suppressor cells

Despite continuous contact with fungi, immunocompetent individuals rarely develop pro-inflammatory antifungal immune responses. The underlying tolerogenic mechanisms are incompletely understood. Using both mouse models and human patients, we show that infection with the human pathogenic fungi Aspergillus fumigatus and Candida albicans induces a distinct subset of neutrophilic myeloid-derived suppressor cells (MDSCs), which functionally suppress T and NK cell responses. Mechanistically, pathogenic fungi induce neutrophilic MDSCs through the pattern recognition receptor Dectin-1 and its downstream adaptor protein CARD9. Fungal MDSC induction is further dependent on pathways downstream of Dectin-1 signaling, notably reactive oxygen species (ROS) generation as well as caspase-8 activity and interleukin-1 (IL-1) production. Additionally, exogenous IL-1β induces MDSCs to comparable levels observed during C. albicans infection. Adoptive transfer and survival experiments show that MDSCs are protective during invasive C. albicans infection, but not A. fumigatus infection. These studies define an innate immune mechanism by which pathogenic fungi regulate host defense.

Copyright © 2015 The Authors. Elsevier Inc tərəfindən nəşr edilmişdir. Bütün hüquqlar qorunur.

Rəqəmlər

Fungi Induce Functional MDSCs In…

Fungi Induce Functional MDSCs In Vitro and In Vivo (A) Fungal morphotypes differentially…

Antifungal Functions (A) In vivo.…

Antifungal Functions (A) In vivo. Left panel: survival in the invasive C. albicans…

Fungi Induce MDSCs through a…

Fungi Induce MDSCs through a Dectin-1-, Syk-, and CARD9-Mediated Mechanism (A) Fungal factors…

Fungal MDSC Induction Involves IL-1β,…

Fungal MDSC Induction Involves IL-1β, Caspase-8, and ROS (A) Intracellular accumulation and release…


Videoya baxın: Göygöl Milli Parkı Ağac göbələyi (Iyul 2022).


Şərhlər:

  1. Holden

    And what here ridiculous?

  2. Tutankhamun

    Demək istədiyiniz deməkdir. I offer to discuss it. PM-də mənə yazın, biz onu idarə edəcəyik.

  3. Mattias

    Yes, I agree with you absolutely



Mesaj yazmaq