Грибы составляют обширную группу низших споровых растительных организмов. Они лишены хлорофилла и поэтому не способны к синтезу органических веществ из углекислого газа и воды, а нуждаются для своего развития в готовых органических соединениях.
Некоторые виды грибов имеют большое промышленное значение. Их используют в производстве ферментов, витаминов, антибиотиков, органических кислот, применяют в производстве кормовых (белковых) дрожжей, при изготовлении некоторых видов сыров (рокфор, закусочный), соевых соусов и пр. Дрожжи, широко используемые в жизни, также относятся к грибам.
Плесневые грибы
Строение. Тело плесневых грибов состоит из большого количества бесцветных, микроскопически малых, разветвленных и переплетающихся тонких нитей, называемых гифами. Под микроскопом гифы видны в виде трубчатых волокон. Толщина гифы колеблется от 1 до 15 мкм. При развитии на питательной среде гифы образуют лучеобразно расходящиеся от центра сначала небольшие, а затем все более обильные, легко видимые простым глазом скопления, получившие названия мицелия или грибницы. Нижняя часть развивающегося мицелия стелется по поверхности субстрата и врастает в него, пронизывая его по всем направлениям, а верхняя - спорообразующая часть - по мере роста поднимается над субстратом в воздух, образуя нежные паутинистые пушистые ватообразные или бархатистые налеты. Вегетативная часть мицелия обычно беловатого цвета, а спорообразующая при развитии на ней плодовых тел приобретает различную окраску в зависимости от вида гриба - белую, желто-бурую, буро-черную, черную, коричневую или зеленую и пр. У одних видов плесневых грибов гифы не имеют каких-либо перегородок и мицелий представляет собой одну гигантски разросшуюся клетку. Такие грибы являются одноклеточными, а мицелий их называют несептированным. У других видов грибов гифы разделены перегородками на отдельные клетки. В этом случае мицелий гриба называется септированным или многоклеточным. Гифы имеют тонкую оболочку, бесцветную протоплазму (цитоплазму). В цитоплазме наблюдаются вакуоли и различные включения в виде запасных питательных веществ (гликогена, жира, волютина). Оболочка гиф состоит из углеводов, близких к целлюлозе, азотистых веществ, сходных с хитином, и пектиновых веществ.
В отличие от бактерий в клетках грибов содержится ясно выраженное обособленное (дифференцированное) ядро, а иногда и несколько ядер. Многоядерность клеток среди грибов распространена очень широко. Таким образом, грибы - более сложные организмы, чем бактерии.
Размножение. Между разными видами грибов наблюдаются существенные различия. Но заключаются они не в строении мицелия, а в строении органов спороношения и способах размножения, характерных для каждого вида гриба. Размножаются грибы как бесполым (вегетативным), так и половым путем; и у одного и того же гриба можно наблюдать как половое, так и бесполое размножение. Бесполое размножение грибов является более характерным. Существуют грибы, у которых половой процесс вообще не обнаружен.
Грибы образуют многочисленные споры, служащие для целей размножения. Спорообразование наступает на определенной стадии развития мицелия как вегетативно, так и после предшествовавшего полового процесса. Возникают споры в специальных органах спороношения (или плодоношения). Эти органы у грибов настолько типичны, что являются важным признаком для распознавания их видов.
Бесполое, или вегетативное, размножение. 1. Простое деление. Каждый кусочек мицелия, попав в благоприятные условия, начинает увеличиваться в размерах, растет, ветвится, давая начало новому организму. У некоторых грибов, например у молочной плесени Oidium lactis, гифы могут распадаться на отдельные короткие цилиндрические, шаровидные или эллипсоидные клеточки - оидии. Расчленение гиф на оидии начинается с концов их и может привести к распадению всего мицелия. Из каждой оидии может развиться новый мицелий гриба.
2. Образование специальных органов плодоношения, содержащих споры или конидии. На определенной стадии вегетативного развития у некоторых грибов цитоплазма гиф начинает собираться в отдельные комочки. Каждый комочек покрывается новой, обычно толстой и темноокрашенной оболочкой, образуя так называемую хламидоспору. Гифы становятся похожими на цепочки или ожерелья. Иногда хламидоспоры возникают на концах специальных гиф. Хламидоспоры являются, по-видимому, покоящейся стадией гриба и легче переносят неблагоприятные условия, чем вегетативные гифы и оидии.
У одноклеточных грибов от мицелия, достигшего определенной зрелости, начинают расти вверх более толстые, чем обычно, плодоносящие гифы - спорангиеносцы (рис. 6). Конец спорангиеносца утолщается, превращаясь в шаровидную головку - спорангий. Спорангиеносец при этом врастает внутрь спорангия в виде колонки или колумелы булавовидной формы. Многоядерная цитоплазма спорангия по мере созревания начинает распадаться на громадное количество одноклеточных и обычно неподвижных эндоспор (внутренних спор, или спорангиеспор), отделенных друг от друга оболочками. Когда споры созреют, оставшаяся между ними цитоплазма набухает, спорангий лопается, споры высыпаются и легко разносятся ветром и насекомыми. Созревающий спорангий обычно становится темным (чаще черным). Спорангиеносцы растут или по одному, или пучками, но между собой не переплетаются.
У некоторых грибов спорангиеспоры подвижные, они имеют вид голых клеток, снабженных жгутиками. Подвижные споры называются зооспорами. Образование плодового тела в виде спорангия с неподвижными спорангиеспорами характерно для мукоровой или головчатой плесени, типичным представителем которой является Mucor mucedo, или черная плесень (рис. 6).
Попадая в глубину жидкого сахаросодержащего субстрата, при недостатке кислорода мицелий некоторых мукоровых грибов распадается на отдельные продолговатые или овальные дрожжеподобные клетки, получившие название мукоровых дрожжей (рис. 7).
У грибов с септированным мицелием плодоносящие нити, отходящие вверх от созревающего мицелия, называются конидиеносцами. Головок (спорангиев) конидиеносцы не образуют. Они либо ветвятся в виде кисточек, либо слегка вздуваются, образуя овальное или округлое расширение. На кисточке или расширении по мере созревания отшнуровываются короткие цилиндрические клетки - стеригмы. Иногда на них возникают еще более короткие стеригмы второго порядка, в свою очередь отшнуровывающие окрашенные в различные цвета округлые тельца - конидии (экзоспоры). Если стеригмы располагаются на слегка расширенной части конидиеносца, а отшнуровывающиеся конидии отходят от них веерообразно во все стороны, напоминая струи воды, выливающиеся из лейки, то грибы носят название леечной плесени (Aspergillus) (рис. 8). У плесени Penicillium (или кистевика) конец неутолщенного конидиеносца двукратно вилкообразно ветвится на стеригмы первого порядка и стеригмы второго порядка. На стеригмах второго порядка отшнуровываются параллельно располагающиеся цепочки конидий (рис. 9), что придает органу плодоношения вид кисточки или метелки. В начальной стадии спороношения Aspergillus очень похож на молодой Mucor с бесцветной головкой. Но с возрастом у Aspergillus головки становятся «мохнатыми», тогда как у Mucor они всегда гладкие.
Аспергилловые и пеницилловые грибы принимают участие в минерализации различных органических веществ. В промышленности гриб Aspergillus niger используют для получения лимонной кислоты, PenicilHum notatum и Penicillium chrisogenum - для получения антибиотика пенициллина. Penicillium roquefortii играет важную роль в созревании особого сорта сыра (рокфор).
Почти половина всех распространенных в природе плесневых грибов относится к роду Penicillium. Плесневые грибы в изобилии разрастаются на стенах сырых помещений, на поверхности механически поврежденных и долго хранившихся овощей и фруктов, на варенье, на плохо сохраняемых молочных продуктах, компотах и других пищевых продуктах.
Конидиеносцы у отдельных видов грибов растут группами. При сплетении конидиеносцев в один пучок образуется скопление, получившее название коремии. Группа коротких конидиеносцев, расположенная на плотном сплетении гиф, называется ложе; пучок конидиеносцев, окруженный оболочкой из переплетенных гиф, носит название пикниды (рис. 10).
Половое размножение грибов. При половом размножении грибов спорообразованию предшествует половой процесс - слияние содержимого двух клеток (копуляция) или слияние ядер в двухъядерной клетке. Копуляция (настоящий половой процесс) наблюдается у одноклеточных грибов. У многоклеточных грибов происходит слияние ядер в возникающей двухъядерной клетке.
1. Копулирующие клетки у одноклеточных грибов могут быть совершенно одинаковыми (изогамными). В соприкосновение приходят гифы одного и того же мицелия или разных мицелиев. Слияние совершенно одинаковых клеток называется изогамией. При слиянии двух клеток, разных по внешнему виду или возрасту, половой процесс носит название гетерогамии.
К моменту созревания грибниц на лежащих близко друг к другу гифах появляются раздутые отростки, отделенные от основной гифы перегородкой. Эти отростки затем приходят в соприкосновение, при котором наблюдается постепенное растворение оболочек вздутия в месте соприкосновения и последующее слияние содержимого обеих клеток в одном общем канале. Возникающая двухъядерная клетка покрывается многослойной и постепенно темнеющей оболочкой и, наконец, превращается в спору. Спора, возникшая при копуляции совершенно одинаковых клеток, получила название зиготы, или зигоспоры (рис. 11, в).
При гетерогамной копуляции мелкая (мужская) клетка (антеридий) без слияния переходит в более крупную (женскую) клетку (оогоний). Образующаяся при этом двухъядерная клетка называется ооспорой.
2. У многоклеточных грибов из клетки, образовавшейся после слияния ядер, развиваются типичные органы плодоношения:
а) базидии (рис. 11, б), имеющие вид продолговатых, мешковидно вытянутых клеток, у основания переходящих в гифу, выполняют функцию, подобную функции конидиеносца. На свободном конце базидии вырастают четыре отростка - стеригмы. На каждой стеригме образуется только по одной базидиоспоре. Базидии иногда развиваются сплошным слоем (гимений) в особых плодовых телах, которые в обиходе получили название шляпочных грибов (мухомор, сыроежка, белый гриб и пр.);
б) сумки (аски) (рис. 11, а) внешне представляют собой вытянутые клетки. Внутри сумок образуется строго определенное число аскоспор (от 2 до 12). Возникают сумки либо непосредственно на мицелии без образования плодового тела, либо в специальных плодовых телах (апотециях или перетециях). В первом случае грибы называются голосумчатыми, во втором - плодосумчатыми. Важнейшими в техническом отношении представителями голосумчатых грибов являются дрожжи.
К плодосумчатым грибам принадлежат аспергилловые и пеницилловые плесневые грибы. В большинстве случаев каждому виду гриба свойственна одна из половых (высших) форм плодоношения и какая-либо бесполая (вегетативная) - образование конидий, оидий и пр. Грибы, в цикле развития которых наблюдается половой процесс, называются совершенными.
Однако существуют грибы, у которых половое размножение не зафиксировано. Эти грибы отнесены к классу несовершенных грибов. К несовершенным грибам отнесены роды: фузариум (Fusarium), ботритис (Botrytis), альтернария (Alternaria), кладоспориум (Cladosporium) и многие другие. Несовершенные грибы в большинстве случаев являются возбудителями порчи различных материалов и пищевых продуктов. Так, фузариум вызывает заболевание картофеля, получившее название сухой гнили, ботритис - серую гниль плодов и овощей; альтернария обусловливает порчу корнеплодов (моркови, петрушки и др.); кладоспориум при своем развитии образует на поверхности пищевых продуктов (масла, мяса, яиц и пр.) черные пятна. Отдельные виды кладоспориума вызывают порчу хлопкового волокна.
Кроме различных способов полового и вегетативного размножения, большинство грибов при наступлении неблагоприятных условий способно переходить в покоящуюся стадию, образуя так называемые склероции - твердые образования, желвачки, комочки из плотно переплетенных между собой гиф. Они имеют различные размеры и форму, снаружи темные, а внутри совершенно белые, не содержат никаких спор.
Попадая в благоприятные условия, склероции прорастают в те или иные органы плодоношения в зависимости от вида гриба. Наиболее характерные склероции образует плодовая гниль - Monilia fructigena, вызывающая порчу семечковых плодов (яблок, груш), и серая гниль - Monilia cinerea, поражающая косточковые плоды (вишни, сливы, абрикосы, персики).
Дрожжи
Дрожжи, как уже было сказано, относятся к голосумчатым грибам. Они хорошо развиваются в плодово-ягодных соках, в сахаросодержащих средах, встречаются на поверхности фруктов, ягод, овощей, во фруктовых изделиях (компоты, джем, повидло, варенье), а также в маринадах, томатопродуктах и пр. Дрожжи - одноклеточные неподвижные микроорганизмы. Дрожжевые клетки гораздо крупнее бактериальных. Длина дрожжевой клетки в отдельных случаях достигает 6-10 мкм и даже 12-18 мкм, ширина колеблется от 4 до 8 мкм.
Форма дрожжевых клеток (рис. 12). Чаще всего встречаются овально-эллиптические и шарообразные дрожжевые клетки, реже - цилиндрические, лимоновидные, яйцевидные, колбасообразные. Форма и размеры клеток могут варьировать в зависимости от условий среды, в которой они развиваются. Дрожжевые клетки имеют плотную двухконтурную оболочку. Внутри ее заключена цитоплазма. У дрожжевых клеток в отличие от бактерий есть резко выраженное (дифференцированное) ядро.
У молодых дрожжевых клеток цитоплазма голубовато-зеленого цвета с нежнопенистым строением. По мере развития клеток цитоплазма изменяется, в клетках появляются вакуоли, наполненные клеточным соком. В качестве запасных питательных веществ в цитоплазму дрожжевых клеток могут быть включены зерна гликогена, волютина, капельки жира. У некоторых разновидностей дрожжей жира накапливается так много, что их используют в промышленных целях.
Дрожжи - превосходные продуценты белка и витаминов (например, витамина B12). Из паточной барды, из отходов спиртовой промышленности в настоящее время вырабатывают кормовые дрожжи, использование которых при откорме животных значительно увеличивает привес, уменьшает их заболеваемость и пр. Размножаются дрожжи главным образом почкованием, реже при помощи спор и еще реже простым делением.
Почкование (рис. 13). При почковании на поверхности дрожжевой клетки возникает бугорок - почка. В нее переходит из материнской клетки часть цитоплазмы и половина ядра. Почка растет, увеличивается в размерах. В месте ее соединения с материнской клеткой возникает перетяжка. При благоприятных условиях примерно через 2 ч молодая клетка, достигнув половины или полного размера материнской клетки, полностью отделяется от нее. Однако у некоторых видов дрожжей дочерние клетки остаются соединенными с материнской и каждая из клеток может дать новые почки. Такое скопление дрожжевых клеток - сростки почкования - напоминает мицелий плесневых грибов; они получили название ложного мицелия. Обычно ложный мицелий образуют пленчатые дрожжи.
Спорообразование. В отличие от бактерий в дрожжевой клетке образуется от 2 до 4, а иногда 8 и даже 12 спор. Поэтому процесс спорообразования у дрожжей рассматривается как один из способов размножения. Споры у дрожжей образуются при недостатке питательных веществ и обязательно при доступе кислорода воздуха. Если дрожжи выращивать в высокопитательных средах с частыми пересевами, они все время почкуются и в стадию спороношения не переходят. Только в «голодных средах» - с недостатком питательных веществ - наступает спорообразование. Ядро спорулирующей дрожжевой клетки без предварительного оплодотворения (копуляции) - партеногенетически - начинает делиться на столько частей, сколько образуется спор у данного вида дрожжей. Каждая частичка ядра окружается небольшим количеством цитоплазмы и каждая аскоспора покрывается своей оболочкой. Оболочка материнской клетки остается в виде сумки (аска). В большинстве случаев споры у дрожжей округлые или овальные и лишь у некоторых видов имеют своеобразную форму (например, шляповидную и пр.). Споры дрожжей более устойчивы к вредным воздействиям, чем вегетативные клетки.
У некоторых видов дрожжей наблюдается простое деление, подобное делению бактериальных клеток. Наконец, встречаются виды, у которых размножение начинается по типу почкования, а заканчивается по типу деления. Способ размножения служит характерным признаком при определении рода - дрожжей. Дрожжи, способные размножаться почкованием и спорами, называются истинными. Некоторые дрожжи не способны к спорообразованию и размножаются только почкованием. Такие дрожжи называются ложными.
Дрожжи способны превращать сахар в спирт и углекислый газ, поэтому они получили название сахарных грибков (сахаромицетов). По происхождению дрожжи делятся на культурные и дикие.
К культурным относятся такие дрожжи, которые в результате многолетнего применения на производстве приобрели те или иные ценные свойства. Наиболее важное значение в промышленности имеют дрожжи Saccharomyces cerevisiae и Saccharomyces ellipsoideus. Вид Saccharomyces cerevisiae объединяет многочисленные расы, используемые в производстве спирта, хлебопечении, пивоварении.
К виду Saccharomyces ellipsoideus относятся расы дрожжей, применяемые в виноделии.
Расами называются отдельные разновидности дрожжей, относящиеся к тому или другому виду и различающиеся между собой некоторыми признаками. Например, расы дрожжей, применяемые в виноделии, должны придавать специфический аромат (букет) различным сортам вин.
Дрожжи, применяемые в производстве спирта, а также в хлебопечении, являются так называемыми верховыми дрожжами. Брожение с участием таких дрожжей протекает бурно, при температурах 20-28 °С. Выделяющийся углекислый газ способствует образованию большого количества пены и выносит дрожжи в верхние слои бродящего субстрата. Оседание дрожжей на дно и осветление жидкости происходит после окончания брожения. Спиртовые дрожжи обладают высокой устойчивостью к спирту, хлебопекарные дрожжи отличаются большой скоростью размножения и быстрым равномерным выделением углекислого газа, что способствует хорошему разрыхлению теста.
В пивоварении и виноделии чаще используют так называемые низовые дрожжи. Брожение с помощью таких дрожжей протекает спокойно, при более низких температурах, низовые дрожжи остаются на дне, что способствует хорошему осветлению вина и пива.
К диким дрожжам относятся лимоновидные (Hansenlaspora apiculata), микодерма (Mycoderma), торула (Torula) и др. Лимоновидные (или заостренные) дрожжи часто встречаются в природе, они находятся на кожице всех сладких плодов, ягод, в том числе и на винограде, являются вредителями виноделия. Эти дрожжи переносят не более 6-7% об. спирта, а продукты их жизнедеятельности неблагоприятно влияют на вкус и букет (аромат) вина.
Torula amarae вызывает прогоркание молока, сыра, масла. Эти дрожжи имеют клетки округлой формы, способны образовывать розовые и черные пигменты, поэтому и называются «розовыми» или «черными» дрожжами.
Дрожжи рода Mycoderma имеют клетки вытянутой формы (рис. 14). С самого начала развитие на жидких питательных средах они образуют беловато-серую морщинистую пленку, всползающую по стенкам сосуда вверх. Эти дрожжи не способны к брожению и получили название пленчатых дрожжей. В природе дрожжи рода Mycoderma широко распространены. Они вызывают порчу различных продуктов. Так, на вине развивается Mycoderma vini, на пиве - Mycoderma cerevisiae. Окисляя спирт до воды и углекислого газа, эти дрожжи обусловливают появление в вине и пиве неприятного вкуса и запаха.
Развиваясь на поверхности квашеных продуктов (квашеная капуста, огурцы, томаты и пр.), дрожжи Mycoderma вызывают окисление не только спирта, но и молочной кислоты, являющейся в квашеных овощах консервантом. Особенно энергично развивается микодерма при повышенных температурах. Снижение кислотности открывает возможность для развития гнилостных микробов. В результате качество квашеной продукции резко снижается, появляется неприятный запах и вкус, консистенция овощей становится дряблой, образуется слизь, у квашеной капусты наблюдается потемнение.
Очень близко к дрожжам стоят так называемые дрожжеподобные организмы, широко распространенные в природе. К ним относятся грибы Oidium, Monilia, Endomyces. Oidium lactis - молочная плесень (рис. 15) - имеет септированный белый мицелий, способный размножаться делением. Однако наряду с мицелием у оидиума образуются овальные клетки, размножающиеся почкованием, подобно обыкновенным дрожжам. Споры оидиума имеют вид прямоугольных или слегка овальных клеток, по форме напоминающих дрожжи. Развиваясь в виде бархатистого белого налета на поверхности молочных продуктов, огуречном, капустном рассолах, молочная плесень действует подобно микодерме, вызывая окисление молочной кислоты до воды и углекислого газа. Снижая кислотность и тем открывая возможность для развития в квашениях гнилостных микробов, Oidium lactis способствует порче этих пищевых продуктов.
Шотландский ученый А. Флеминг (1881-1955) (ил. 53.1) исследовал культуры вредных бактерий стафилококков, разводил на агаре - питательной среде. Он заметил, что в некоторых местах, куда попали споры гриба пеницилла и образовалась зеленая плесень, бактерии погибли. Какой вывод сделал этот ученый?
Грибы, которые образуют характерные налеты (плесень) на поверхности продуктов питания, бумаги, кожи, то есть материалов, содержащих органические вещества, называют плесневыми. Большинство этих грибов питаются органическими веществами остатков организмов или продуктами их жизнедеятельности.
Среди плесневых грибов является плесневые грибы, к которым относят пеници, аспергил и многие другие. Эти грибы широко распространены по всему земному шару, поселяясь в почве, на поверхности плодов и т.д. (ил. 53.2). Плесневые грибы вызывают порчу продуктов (хлеба, овощей, ягод, фруктов), разрушают много различных промышленных материалов (ткани, кожу). Участвуют в почвообразовании, поскольку есть сапротрофных организмами. Некоторые из них могут вызывать болезни растений и животных, их используют для получения антибиотиков, ферментов, витаминов и т.п..
Водоросли образует мукор, который ошибочно некоторые относит к плесневым грибам (ил. 53.3). Мукор - это род низших грибов-сапротрофов, образующие налеты на поверхности почвы, органических отходах травоядных животных, пищевых продуктах и т.п.. Грибница в этих грибов - одноклеточная, разветвленная, без перегородок. Пушистый налет со временем меняется по цвету, так как от грибницы поднимаются вверх образования с шаровидными спорангиями, в которых образуется большое количество спор темной окраски. Первостепенное значение в их расселении и распространении имеет половое спорообразования. Эти грибы широко распространены по всему земному шару в верхних слоях грунта. Представителями рода являются мукор китайский, мукор китицеподибний т.п..
Какие общие признаки плесневых грибов?
Наиболее характерным признаком плесневых грибов является образование на питательных веществах плесени (ил. 53.4 и 53.5). Она может быть паутинной, пушистой или порошис-той и иметь разный цвет. С окраской этого налета часто связаны названия плесневых грибов: серая плесень, зеленая плесень, черная плесень, розовая плесень и т.п.. Форма, размещение и окраски плесени являются признаками, по которым определяют систематическую принадлежность грибов. Одним из необходимых условий образования плесени является достаточная влажность питательного субстрата и высокая относительная влажность окружающего воздуха. Большинство плесневых грибов - сапротрофы, но есть и необязательные подвергнуть растений, животных и человека. Они имеют очень много ферментов, благодаря которым могут жить на самых питательных веществах. Плесневые грибы способны выделять антибиотические вещества (антибиотики, яды, органические кислоты), которые защищают их от конкурентов и создают лучшие условия для жизнедеятельности. Итак, общими признаками плесневых грибов является сапротрофных способ питания и выделения защитных веществ-антибиотиков.
Какие особенности распространения плесневых грибов?
К наиболее распространенным плесневых грибов относятся пеници и аспергил. Пеницил род, виды которого занимают первое место по распространению среди почвенных грибов. Они часто поселяются на продуктах питания, поверхности почвы, образуя на них голубоватую или зеленоватую плесень. Грибница многоклеточная, состоит из ветвящихся нитей, разделенных перегородками. Над грибницей поднимаются нити, разветвленные па концах в виде кисточек, на верхушке которых образуются споры. Грибы этого рода распространены по всему земному шару, но лучше приспособлены к почвам северных широт. Представителями рода являются пеници обозначен, пеници итальянский т.п.. Аспергиллы - это род, виды которого часто развиваются в почве и на растительных продуктах. Эти микроскопические грибы отличаются от предыдущих тем, что в них нити на верхушке имеют утолщения с палочковидными выростами, что в целом напоминает «лохматую голову». От этих выростов отшнуровываются цепочки спор. Эти грибы распространены по всему земному шару, но лучше приспособлены к почвам южных широт. Представителями рода являются аспергил черный, аспергил желтый т.д.. Итак, плесневые грибы распространены по всему земному шару и их естественной средой обитания являются верхние слои почвы.
Какое значение плесневых грибов в природе и в жизни человека?
В природе плесневые грибы разрушают органические остатки и минерализуются вещества, участвуя в почвообразовании.
Доктор биологических наук Ольга МАРФЕНИНА, кандидат биологических наук Анна ИВАНОВА.
Широко анонсированная премьера документального фильма «Плесень» состоялась на Первом канале телевидения в феврале. В июле его показали во второй раз. Фильм до сих пор вызывает споры и много вопросов. С одной стороны, яркие краски, увлекательный сюжет, масштабные съёмки и компьютерная анимация. С другой - некоторые моменты фильма вольно или невольно вводят зрителя в заблуждение, например, рассказ об эпидемии чумы, хотя ни чума, ни проказа, о которой в фильме тоже идёт речь, к плесени никакого отношения не имеют. А чего стоит история сумасшествия Европы из-за отравления зерна спорыньёй, что привело к Крестовым походам! За счёт монтажа, драматичного текста диктора - прекрасного актёра - зритель получил очередной «ужастик». Мы попросили рассказать о плесени ведущих специалистов МГУ. Они, кстати, участвовали в подготовке некоторых сюжетов этого фильма, но комментарии остаются на совести его создателей.
Наука и жизнь // Иллюстрации
Пенициллиум оранжево-серый (Penicillium aurantiogriseum) - типичный обитатель почв. Увеличение в 400 раз (справа).
Стахиботрис (Stachybotrys chartarum), развивающийся на бумаге, серовато-чёрная плесень; выделяемые ею токсины опасны для человека.
Триходерма чёрно-зелёная (Trichoderma atroviride). Из неё делают препарат триходермин для защиты растений от поражения другими грибами.
Ботритис пепельно-серый (Botrytis cinerea). Возбудитель серой гнили на винограде, томатах и других растениях. Увеличение в 100 раз.
Аспергиллус чёрный (Aspergillus niger). Широко применяется для производства лимонной кислоты. Используется для очистки сточных вод.
Каннигхамелла шиповатая (Cunninghamella echinulata) применяется для очистки воды от ионов металлов.
Аспергиллус склероциальный (Aspergillus sclerotiorum) применяется для выделки кож и в текстильной промышленности.
Грибы из воздуха квартиры (объём пробы - 250 л). Проблема развития плесеней в местах проживания человека существует во всех странах.
Угол ванны срочно требует антигрибковой пропитки и ремонта.
Плесень на подоконнике с плохо установленным стеклопакетом.
Паециломицес лиловый (Paecilomyces lilacinus) часто встречается и в природных условиях, и в антропогенно нарушенных местообитаниях.
Миротециум бородавчатый (Myrothecium verrucaria) поражает растения, размножается на бумаге, на тканях.
Фузариум мятликов (Fusarium poae) - грибы рода Фузариум. По данным Всемирной продовольственной организации, портят в мире до 25% сельскохозяйственной продукции.
Мукор зимний (Mucor hiemalis) - типичный почвенный сапротроф-сахаролитик. Развивается на легкодоступных сахарах, например на варенье, хлебе. Известны случаи микозов у человека. Увеличение в 100 раз.
Пенициллум золотистый (Penicillium chrysogenum) - родоночальник антибиотиков группы пенициллинов. Широко распространён в окружающей среде. Считается аллергенным для человека.
Если смотреть на плесневые грибы под микроскопом, удивляешься их разно-образию и тому, как они красивы. А какова «архитектура» плесневой колонии! Сложные разветвления и переплетения гиф, длинные цепочки или грозди различающихся по форме и размерам спор. А сами колонии - бархатные, пушистые, ворсистые, всевозможных цветов и оттенков, на поверхности блестят яркие жёлтые, оранжевые, малиновые капли экскретов (выделений)… Многократно задаёшься вопросом: почему же всю эту красоту до сих пор так и не догадались использовать в рисунках на тканях, дизайнерских разработках?
Однако слово «плесень» обычно ассоциируется у нас не с красотой природы, а с чем-то малоприятным. Заплесневелый батон или осклизлые пятна по углам подвала вызывают брезгливость. Ещё в недавние времена «плесенью» называли стиляг и тунеядцев, подразумевая, что это явление требует презрения и уничтожения.
Человечество недостаточно информировано о мире мельчайших существ, к которому принадлежит и плесень - микроскопические грибы. Сформировавшееся в быту мнение, что плесень - это всегда плохо, к сожалению, обусловлено непониманием роли грибов в мире природы и в нашей жизни. Что мы знаем о них? В учебнике биологии 6-го класса огромному царству грибов отведён только один краткий раздел, посвящённый преимущественно съедобным и ядовитым грибам. В итоге термин «грибы» привычно ассоциируется с плодовыми телами макроскопических грибов.
На сегодня описано 100 тысяч видов грибов (а по оценкам, на Земле их существует более 1,5 миллиона видов). Около двух третьих из известных относятся к плесневым микроскопическим грибам - мицелиальным (состоящим из ветвящихся нитей - гиф) и дрожжевым (округлым почкующимся клеткам). Макромицеты с привычными нам плодовыми телами составляют остальную треть.
Размножаются плесени обычно бесполым и вегетативным способом - спорами и фрагментами гиф мицелия, значительно реже - половым путём (слиянием клеток), когда происходит обмен генетической информацией.
РОЖДЕСТВО БЕЗ ИНДЮШКИ
Опасна ли плесень? К настоящему времени показано, что плесени могут быть ответственны за три группы неблагоприятных для человека эффектов: пищевые отравления - микотоксикозы, вызываемые грибами микогенные аллергии и непосредственно грибковые заболевания - микозы.
Всем известно, что нельзя употреблять в пищу несъедобные грибы. Но пищевые отравления могут вызвать и заплесневелые продукты, так как некоторые плесени образуют токсичные вещества. Крайне опасны для человека афлатоксины. Их производит микроскопический гриб зелёно-жёлтого цвета Aspergillus flavus, который может расти, особенно в тёплых условиях, на самых разных продуктах: джемах, сушёной рыбе, арахисе, бобовых и масличных культурах, зёрнах какао, кофе.
История обнаружения и исследования токсинов этих плесневых грибов драматична. Она началась в 60-х годах ХХ века. Сразу на нескольких птицефермах Англии произошла массовая гибель индюшат, да ещё прямо перед Рождеством, когда на праздничном столе обязательно должна быть индюшка! Изучив все обстоятельства дела, сотрудники экспертной лаборатории Скотленд-Ярда нашли причину отравления: завезённая из Индии заплесневелая арахисовая мука, которую добавляли в корм птице.
В настоящее время исследователи насчитывают от 200 до 400 видов микотоксинов, причём лишь у немногих из них изучена степень токсичности. Полагают, что безопасных уровней микотоксинов нет, даже самые малые их количества обладают нежелательным эффектом и способны со временем накапливаться в организме.
Но вот что важно: виды, способные вырабатывать токсины, образуют их далеко не всегда, а только в определённых условиях. И если в среде обитания человека выявлены токсинообразующие плесени, это признак не столько неизбежного отравления, сколько повышенного риска его возникновения.
Причиной отравления людей и животных может быть также заражение сельскохозяйственных продуктов плесневыми грибами. Согласно данным Международной организации продовольствия (ФАО), в настоящее время в мире до 25% урожая зерновых культур ежегодно загрязняются микотоксинами. Употребление в пищу «пьяного» хлеба, изготовленного из перезимовавшего под снегом зерна, на котором развиваются плесени фузарии, приводит к развитию алиментарно-токсической алейкии (снижению лейкоцитарной защиты организма). До 1944 года это заболевание называлось «септическая ангина». В СССР случаи отравлений регистрировались в Приморском крае, на Дальнем Востоке, в северных регионах страны.
На сегодня известно об аллергенных свойствах ряда чёрных плесеней. Пятна чёрной плесени можно увидеть в ванных, в подвальных помещениях, на сырых стенах и обоях, во влажных углах комнат, на потолках в местах протечек. Приходилось наблюдать несколько случаев развития чёрной плесени даже на лакированных или покрытых олифой деревянных поверхностях.
ГРИБНОЙ ОППОРТУНИЗМ
Кожные грибковые заболевания (на ногтях, коже ног), которым подвержена значительная часть населения, хорошо изучены. Для борьбы с этими инфекциями уже найдены достаточно эффективные методы.
Более сложная проблема - «глубокие» микозы, то есть поражения грибами внутренних органов. Среди грибов имеется небольшая группа видов, которые являются специализированными, первичными патогенами и могут вызывать заболевания у относительно здоровых людей. Эти патогенные грибы встречаются преимущественно в регионах с тёплым тропическим климатом - странах Латинской и Южной Америки, США, Центральной Африки, Малайзии, Индии, Индонезии. А вот в Европе описаны лишь единичные «завезённые» случаи.
Лет 20 тому назад учёные начали активно обсуждать проблему так называемых вторичных микозов, когда у людей, уже имеющих серьёзное первичное заболевание, могут развиваться грибковые поражения. Вызывающие их грибы широко распространены в окружающей среде и обычно ведут сапротрофный образ жизни (потребляют отмершее органическое вещество) и только в определённых условиях могут вызывать заболевания человека. Такую гибкость свойств называют оппортунистической. А потому эту группу плесеней часто именуют оппортунистическими или потенциально патогенными грибами.
Наиболее подвержены вторичным микозам люди, страдающие различными формами дефицита иммунитета (онкологические и заболевания системы крови, СПИД, радиационное облучение, ожоги). Уровень заражения потенциально патогенными грибами низок. У здоровых людей подавляющее большинство потенциально опасных плесеней, попав в организм, не находит подходящих для себя условий, не выдерживает защитных реакций организма и, как результат, инфекция не развивается.
Какие же грибы потенциально опасны для человека и сколько их? В настоящий момент общее число таких плесеней и дрожжей, по оценкам учёных, 300-400 видов. Вторичные микозы могут вызывать дрожжевые грибы, особенно принадлежащие к нескольким видам рода Candida, а также плесневые грибы с развитым мицелием. Наиболее известными из вызывающих вторичные микозы плесневых грибов являются виды рода Aspergillus (Aspergillus fumigatus, A.flavus, A.niger).
В США разные формы вызванных ими аспергиллёзов наблюдались у 5-20% людей, перенёсших трансплантацию органов, больных лейкемией, находящихся на интенсивной химиотерапии, больных туберкулёзом.
Заболевания аспергиллёзом чаще всего развиваются на фоне иммунодефицита и существуют нескольких видов: от аллергического бронхопульмонального, когда поражены только лёгкие, до инвазивного, когда поражены и другие органы.
Виды грибов, которые известны как возможные возбудители аспергиллёза, обычно присутствуют повсеместно. Но повторяем: они могут угрожать здоровью людей, страдающих выраженными иммунодефицитами.
В России исследование и лечение глубоких микозов проводятся в нескольких научных центрах, ведущим из которых является НИИ медицинской микологии имени П. Н. Кашкина в Санкт-Петербурге. В Москве ежегодно проводятся совещания по медицинской микологии, организованные Национальной академией микологии России.
ЧТО ДЕЛАЕТ ПЛЕСЕНЬ ОПАСНОЙ?
Интереснейший вопрос - какие плесени могут быть опасны? Какие свойства делают их таковыми?
По современным представлениям одним из факторов, определяющих потенциальную возможность плесени стать опасной для человека, может быть её диморфизм (два пути роста) - способность в одних условиях к мицелиальному росту (в виде активно растущих гиф), а в других - к росту в виде дрожжевых клеток.
Среди грибов пенициллов - одного из наиболее широко распространённых в природе родов - в последнее десятилетие способность вызывать глубокие микозы выявлена только у одного. И именно у него было установлено явление диморфизма. Случаи заболевания, вызванные этой плесенью, описаны в Юго-Восточной Азии.
Другое опасное свойство плесеней, вызывающих заболевания человека, - возможность развиваться при повышенных температурах. Предлагают даже считать плесени, способные расти при температуре 37 о С, имеющими «патогенный потенциал». Такими свойствами обладает большинство представителей рода Aspergillus, среди которых довольно много видов, опасных для человека, но до сих пор не выявлено случаев диморфизма.
А где потенциально болезнетворные плесени для человека распространены в природе? В лаборатории почвенной микологии факультета почвоведения МГУ уже более 15 лет проводятся исследования основных закономерностей распространения таких плесеней на европейской территории России. Разнообразие потенциально патогенных грибов в почвах растёт с севера на юг. Наименьшее их количество выявлено в северных хвойных лесах, лесотундре, а также в горной местности, например в зоне субальпийских лугов и выше. Пожалуй, самое важное то, что и на севере, и в горах основная масса оппортунистических грибов представлена видами, опасные свойства которых отмечаются крайне редко. В северных широтах исключение составляют песчаные морские берега - пляжи, где присутствие оппортунистических грибов, в том числе и возбудителей глубоких микозов, резко возрастает.
Логично предположить, что наибольшее количество вторичных микозов должно приходиться на районы тёплых широт, где потенциально опасных микроорганизмов значительно больше. Но в то же время можно предполагать наличие более стойкого иммунитета к своей «плесневой среде» у людей, поколениями в ней живущих.
ПЛАТА ЗА КОМФОРТ
В развитых странах северных широт проблема негативного влияния плесеней на человека может усугубляться по нескольким причинам.
Главная из них - формирование человеком своей среды обитания. Развитию плесеней способствует то, что люди тщательно создают в жилых и общественных помещениях наиболее комфортные для себя условия, которые существенно отличаются от внешней среды. Эти условия хороши и для плесеней: постоянно поддерживаемая в квартирах температура 18-25 о С оптимальна для их роста. Побелка, обои, бумага, ткани, ковры, кожа, деревянная обшивка - всё это подходящие субстраты для роста микроскопических грибов. И плюс к этому герметичные окна, создающие из жилых помещений термостаты с повышенной влажностью.
Использование кондиционеров не всегда помогает в решении проблемы. Многократно было показано, что в них, если не промывать и не менять регулярно фильтры, могут развиваться плесени, в результате чего споры грибов будут уже принудительно «нагоняться» в помещения.
НОВАЯ СРЕДА ОБИТАНИЯ
Современные города - это особые экосистемы, которые весьма существенно отличаются от природных, зональных биоценозов по климатическим, физико-химическим свойствам почв и атмосферы, структуре сообществ животных, растений, микроорганизмов, наличию большого числа сооружений из созданных человеком материалов, высокому уровню загрязнения внешней среды, в том числе бытовыми органическими отходами и т.д. В городах, как правило, теплее, чем в пригороде. Для почв городов в северных и умеренных широтах по сравнению с холодными кислыми зональными почвами характерны более высокие температуры, ослабление промерзания, нейтральная или слабощелочная реакция среды, то есть создаются как бы «более южные» условия. В наших многолетних исследованиях было показано, что в городских почвах в разных природных зонах (в Кандалакше, Лабытнанги, Москве, Серпухове, Нальчике) возрастает количество оппортунистических грибов. Если в зональных почвах доминируют плесени рода Penicillium, то в городах наблюдается увеличение разнообразия и обилия представителей родов Aspergillus, Paecilomyces, среди которых много потенциально патогенных грибов. Наибольшее накопление было выявлено в мегаполисе - в Москве.
Более того, во внешней среде города, как правило, происходит обогащение почв многочисленными органическими загрязнителями (пищевыми отходами, бытовым и строительным мусором, шерстью и перьями животных и птиц и т.д.). Это создаёт благоприятные условия для существования потенциально опасных грибов, в особенности на фоне уменьшения присутствия естественных природных группировок микроскопических грибов. По нашим данным, в городских почвах наблюдается деградация так называемых целлюлозолитических грибов, преобладающих в лесных подстилках, что может быть связано отчасти со скудностью городского растительного покрова, но в большей степени с осенним вывозом листьев за черту города. То есть мы сами уничтожаем условия для существования полезных грибов. В относительно экологически благополучном московском районе Тушино разнообразие и обилие потенциально опасных грибов, среди которых встречались и дерматофиты (разлагающие кератин, содержащийся в волосах и ногтях человека, шерсти и ногтях животных), было наибольшим в почвах дворов жилых микрорайонов.
Свой «вклад» в накопление потенциально опасных плесеней во внешней среде города дают городские сооружения, на поверхности которых они могут развиваться. Плесени в приземных слоях воздуха в городе легко могут распространяться как самими грибными спорами (из почв, с поверхности домов), так и с частицами почвенной пыли. Самое безопасное время с точки зрения «плесневого загрязнения» - зима.
Есть ещё ряд факторов, влияющих на формирование «плесневой среды» города. Здесь чаще встречаются организмы с более тёмной окраской, обусловленной накоплением чёрных пигментов - меланинов. Впервые этот эффект «индустриального меланизма» наблюдали во второй половине XIX века в Англии на бабочках берёзовой пяденицы. За последние 30-40 лет практически незаметно сформировался меланизм городского сизого голубя - во многих городах мира он чаще чёрный, чем сизый. И среди плесени в городах выявляется повсеместно больше тёмноокрашенных видов, особенно в непосредственной близости (до 5 м) от автомагистралей. Вероятно, это можно объяснить повышенной устойчивостью меланинсодержащих плесневых грибов к тяжёлым металлам, аккумулирующимся вдоль автодорог. Важно отметить, что среди тёмноокрашенных плесеней многие виды известны как способные вызывать аллергии человека. И ведь именно вблизи шоссейных дорог расположены пешеходные тротуары и остановки транспорта.
Миллионы людей ежедневно посещают метро. Стоя на платформе, вы часто ощущаете, как вместе с потоком воздуха несётся пыль впереди приходящего поезда. Трудно предположить, что, вдыхая эту пыль, вам удаётся избежать «дозы» микробов, плесеней, поскольку в систему вентиляции метро воздух (вместе с содержащимися в нём микроорганизмами) попадает с городских улиц.
ЧИСТИЛЬЩИКИ И ПИОНЕРЫ
Ну вот, о неприятностях, связанных с грибами, мы рассказали немало. А теперь о главном - о невозможности жизни без грибов.
Развивающаяся на гниющем материале плесень делает великое дело. Подавляющее большинство грибов ведёт сапротрофный образ жизни: питается органическим веществом отмерших организмов и растительными остатками, гниющими корнями и травой, опавшими ветками и листьями, экскрементами животных, мёртвыми насекомыми и прочим, то есть являются деструкторами - разрушителями. Список органических веществ, поглощаемых плесенями, может быть очень широк - сахара, целлюлоза, органические кислоты, циклические соединения, белки. Разрушая мёртвое органическое вещество, грибы возвращают отдельные «кирпичики» углеродных соединений в почву, чтобы растения вновь могли их использовать для построения своей биомассы. Осуществляемая макроскопическими и плесневыми грибами постоянная гигантская работа по разложению и минерализации разнообразных органических соединений имеет глобальное значение в масштабах биосферы, замыкая круговорот углерода в природе.
Грибам в природе отведена также важнейшая роль в освоении новых территорий. Плесневые грибы обладают высоким потенциалом выживания в различных, нередко экстремальных условиях существования: в присутствии малых количеств органических веществ и влаги, при воздействии ионизирующего радиоактивного и ультрафиолетового излучения. Они обитают повсеместно в почве, воде, присутствуют в воздухе, сохраняют жизнеспособность в условиях вечной мерзлоты.
По сравнению со многими другими организмами мицелиальные микроскопические грибы проявляют большую устойчивость к усиливающейся в последние десятилетия, иногда экстремальной, техногенной и антропогенной нагрузке на окружающую среду. Таким ярким примером может быть самая крупная техногенная катастрофа XX столетия. С первых дней после аварии на Чернобыльской АЭС изучением механизмов выживаемости и приспособительных стратегий грибов в условиях высокого радиоактивного загрязнения вплотную занимается профессор Н. Н. Жданова с коллегами из Института микробиологии и вирусологии им. Д. К. Заболотного НАН Украины. За эти годы из 30-километровой зоны отчуждения Чернобыльской АЭС с различных субстратов, загрязнённых радионуклидами, было выделено более 200 видов плесеней. А непосредственно на стенах помещений 4-го энергоблока и объекта «Укрытие» было обнаружено около 50 видов. Это ли не иллюстрация того, что грибы могут быть одними из самых живучих из живых организмов. Возможно, такие их свойства мы сможем со временем применить.
ПЛЕСЕНЬ - РАБОТНИЦА
Если рассуждать о плесенях с точки зрения человека, то они имеют массу полезных для него свойств. Столетия тому назад люди придумали использовать плесени для приготовления разных пищевых продуктов. При помощи дрожжей (микроскопических грибов, которые имеют не развитый мицелий, а растут в виде отдельных или сцепленных вздутых клеток) производят вина, пиво, хлеб, квасят капусту, солят огурцы, делают колбасы. В Европе истинные плесени, имеющие развитый мицелий, - микроскопические грибы рода Penicillium, - используют при изготовлении сыров - французских рокфора, камамбера, бри, голубого датского, итальянской горгонцолы, английского стилтона. В странах Востока, в Японии плесени рода Aspergillus издавна применяют при производстве спиртных напитков, например рисовой водки саке, при приготовлении продуктов питания из сои, а также разнообразных соусов. А плесневый гриб Aspergillus niger - так пугающая всех чёрная плесень - начиная с 30-х годов XX века во всём мире до сих пор широко применяют в пищевой и фармацевтической промышленности как основной продуцент для производства лимонной кислоты.
Многие плесени используют в пищевой и других отраслях промышленности для получения ряда ферментов, органических кислот, витаминов. Например, способность представителей многих родов плесневых грибов продуцировать целлюлозолитические ферменты применяют в целлюлозно-бумажной промышленности для переработки сырья и получения определённых сортов бумаги и картона из древесных и бумажных отходов. В пищевой промышленности фермент пектиназу (продукт плесени Penicillium glabrum) используют для улучшения качества, осветления фруктовых соков. Амилазу применяют для гидролиза крахмала, белков сои и риса. Набор протеолитических ферментов нескольких видов рода Aspergillus необходим для очистки от волос и размягчения кож в кожевенной, текстильной промышленности.
Основное свойство грибов - разлагать разнообразные органические субстраты - используют при очистке сточных вод: плесневые сапротрофные грибы в комплексе с простейшими и бактериями составляют «биоплёнку», которой покрывают камни «загрузки фильтра» в очистных сооружениях (см. «Наука и жизнь» № ). Без этого жизнь в больших городах была бы крайне затруднена. Даже в авиастроении нашлось место плесневым грибам - при их участии изготавливают смеси, защищающие крылья самолётов от обледенения при взлёте и посадке.
ДОКТОР ПЛЕСЕНЬ
Человеку впору поклониться плесени за то, что именно из неё в середине ХХ века был получен первый антибиотик - пенициллин (продуценты плесени Penicillium notatum или Penicillium chrysogenum), использование которого в медицине спасло жизнь миллионам людей. Последний вид до сих пор служит источником промышленного производства этого антибиотика.
Из пенициллов был также получен антибиотик гризеофульвин с противогрибковым действием (продуцент Penicillium griseofulvum). Из Aspergillus fumigatus выделили антибиотик фумагиллин, помогающий при амёбной дизентерии. Сегодня одна из наиболее эффективных групп антибиотиков - цефалоспорины. Впервые соединение этого класса выделили из плесневого гриба Cephalosporium.
Наряду с антибиотиками другими важнейшими веществами, получаемыми из плесеней, стали статины. Их считают главной группой лекарственных препаратов, используемых для снижения содержания холестерина. По мнению известного кардиолога В. Робертса, статины для атеросклероза - то же, чем был пенициллин для инфекционных болезней. Первым статином, нашедшим клиническое применение, стал выделенный из плесневого микроскопического гриба Aspergillus ter-reus ловастатин, зарегистрированный в США в 1987 году.
Данный перечень полезных для человека веществ, создаваемых плесенями, конечно, не полный. Более того - это minimum minimorum. На самом деле, сегодня из плесеней и при их помощи получают сотни разнообразных продуктов, без которых существование современного человечества невозможно!
ОПЯТЬ ГЛОБАЛИЗАЦИЯ
Любые организмы в мире природы примитивно расценивать только как что-то плохое или хорошее. Взаимоотношения человека с живой природой намного сложнее и интереснее. Люди лучше представляют себе мир животных и растений, которые каждый день можно видеть, слышать, обонять, трогать, наслаждаться видом и общением. Нас не удивляет великое разнообразие форм окружающих растений и животных. И в голову не приходит относиться с предубеждением ко всем растениям из-за отдельных опасных представителей, например ядовитых борщевика и белены, населяющих придорожные насыпи и мусорные отвалы, пустыри и окраины полей. Мы воспринимаем царство животных как данность и с уважением относимся к ним, будь то крокодил, гремучая змея, скорпион или белый медведь, но держимся от них на расстоянии и соблюдаем специальные меры безопасности. Почему бы также не относиться к царству грибов?
Если оглядеться вокруг, то мы все постоянно контактируем с плесенью, только никогда об этом не задумываемся. Мы помним, что вокруг нас постоянно присутствуют бактерии и вирусы, но ровно так же везде вокруг нас находятся и микроскопические грибы. Плесени есть везде - в поверхностных слоях пресной и морской воды, на поверхности растений, в воздухе. Больше всего их содержится в почвах. По разным подсчётам, численность грибов в одном грамме почвы может составлять десятки и сотни тысяч спор и сотни метров и даже километры мицелия!
Содержание спор плесневых грибов в воздухе во внешней среде обычно составляет тысячи, реже (в результате человеческой деятельности) десятки тысяч единиц в 1 м3. Внутри помещений, в зависимости от состояния и характера их использования (жилые, общественные, производственные), эти значения могут существенно варьировать от десятков и сотен спор в 1 м 3 до нескольких десятков тысяч. Любая заплесневелая стена - прекрасный источник поступления грибных спор в воздух помещений. Важно и что находится внутри помещения.
Анализ данных последних лет в разных странах о присутствии спор плесневых грибов и в воздухе различных помещений выявил, что наиболее чистыми по этому показателю оказываются больницы, офисы, то есть помещения, где проводят каждодневную тщательную уборку: хотя посещаемость их высока, содержание плесневых грибов в среднем составляет сотни спор в 1 м 3 . В квартирах, как правило, содержание грибных спор в воздухе больше и может достигать нескольких тысяч. А вот наибольшее количество плесени (до сотен тысяч и миллионов спор) обнаруживается в воздухе предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции.
Изменение окружающей среды не может не сказаться на развитии плесеней. Этому будут способствовать потепление, увеличение влажности климата в отдельных регионах. Представьте себе, современная глобализация также влияет на распространение плесеней. Это перенос спор воздушным путём и с транспортом, с продуктами питания, произведёнными в самых разных регионах мира. В последние годы отмечаются случаи заболевания глубокими микозами (возбудитель Penicillium marnefii, типичный для тропических широт) не только у европейцев, посетивших тёплые страны, но и у людей, никогда в них не бывавших.
В совместной эволюции человека и плесени нет ничего удивительного. Подобные тенденции известны и для других организмов. В самой тесной связи с человеком и его бытом существует и развивается множество видов животных, растений. Вот и в плесенях в среде, создаваемой человеком, преобладают вездесущие виды с высоким потенциалом выживания. Насколько это плохо как для человека, так и для природы в целом, однозначно сказать сложно. Однако нельзя не обращать внимания на рост случаев выявления вторичных заболеваний микозами в последние годы. Тем более, современный ритм и стрессовые условия жизни часто способствуют снижению иммунного статуса человека.
Не надо бояться плесени, она приносит человеку много пользы. Но надо учиться налаживать свой быт так, чтобы поддержать здоровье и экологическое благополучие. Плесень многолика. Да, она может причинить вред, став причиной болезни, но она несёт и благо - формирует почву, даёт нам вино, сыр и хлеб.
Ей более 200000000 лет. Она стара, как мир. Она красива сказочно и омерзительна до ужаса. Она способна убивать и спасать от смерти. Все это - про плесень, или плесневые грибы.
Какое же значение имеет плесень в нашей с вами жизни? Для чего создала природа плесневые грибы? Ведь они действительно вызывают отвращение. Но именно благодаря им, вернее, пенициллину, были спасены сотни тысяч раненых во время Второй мировой войны, а после ее окончания чудодейственный антибиотик на долгие годы прочно вошел в медицину в качестве главного оружия в борьбе против инфекционных заболеваний.
Очень хорошо рассказано о достижении микробиологии в этом направлении в фильме "Плесень". Плесневые грибы - форма жизни, объединяющая организмы, которые сочетают в себе признаки растений и животных одновременно. Группа живых организмов насчитывает до 100000 видов, но ученые описали пока лишь 5% из них. Плесневые грибы присутствуют абсолютно везде: в воздухе, на суше, в воде.
Длительное время они считались растениями. Строение плесневых грибов, их способность к размножению и росту (причем неограниченному), наличие клеточных стенок, неспособность передвигаться - все это свойства растений. Однако в грибах отсутствует хлорофилл, а значит, они лишены способностей к фотосинтезу, что является отличительной характеристикой растений. у них гетеротрофный, основа стенки клетки - хитин, в обмене используется мочевина. Другими словами, плесневые и способ их питания имеют сходство с животными. Однако и здесь есть отличительная черта, которая не позволяет причислить грибы к животному миру: перфорации в межклеточной перегородке и дикарионные фазы. В результате долгих споров и размышлений грибы стали самостоятельным, отдельным видом.
Плесневые грибы, в свою очередь, делятся на множество видов: penicillium spp., aspergillus, moniliaceae, dematiaceae, fusarium, acremonium, onychocola canadensis.
Распространяются плесневые грибы по воздуху (микроскопические споры). Спора, попав в подходящую среду с определенной влажностью и температурой, прорастает и образует грифы, которые, в свою очередь, образуют мицелий. Именно это мы и называем плесенью. Внешне мы можем наблюдать ее в виде темных пятен на сырых стенах.
Вам приходилось видеть заплесневелый хлеб? Маленькие черные точечки являются спорганиями. В одной такой точке содержится около 50000 спор. За несколько дней одна спора воспроизводит миллионы себе подобных!
Как питается плесень? Выделяются ферменты, расщепляющие молекулы на простые соединения, которые впоследствии и усваиваются. Поскольку плесень передвигаться не может, она живет в пище, которую сама же и поглощает. Она может быть опасной для организма, если ее споры проглатываются, или вдыхаются. Однако ее свойства могут быть полезными.
Антибактериальные свойства плесени зеленой были открыты в 1928 г. микробиологом Александром Флемингом. Плесень, получившая название penicillium notatum, убивает бактерии, оставаясь безвредной для животных и человека. Именно это открытие и стало толчком для производства пенициллина. Плесень получила применение в производстве лекарств, используемых при лечении мигрени, тромбофлебитов, болезни Паркинсона.
Но на том применение ее не ограничилось. Известные сорта сыров (бри, датский голубой, камамбер, рокфор, горгондзола) обязаны своим характерным вкусом именно плесени, или съедобным плесневым грибам. Это можно сказать о соевых соусах, салями, пиве.
С успехом применяется она в виноделии. Виноград, на котором образуется нужное количество плесени, используется для изготовления элитных вин. Она повышает концентрацию сахара и делает вино более насыщенным.
Но полезные свойства плесени не делают ее менее опасной. Ассирийцы еще в VI в до н.э. использовали спорынью в качестве биологического оружия, отравляя воду в колодцах. Плесень, появлявшаяся на колосках ржи, вызывала у людей судороги, зуд, галлюцинации, гангрену.
Плесневые грибы вездесущи и всеядны. Они содержатся даже в, казалось бы, чистом воздухе. При хорошем иммунитете мы способны противостоять губительным спорам. Иммунная недостаточность может дать толчок к размножению грибов внутри нашего организма, что может вызвать серьезные заболевания, вплоть до летального исхода.
Помните о серии загадочных смертей ученых, исследовавших гробницу Тутанхамона? Пресса взорвалась тогда заголовками "Проклятие Тутанхамона", преподнося читателям полную ужаса и мистики историю. Гораздо позже выяснилось, что виновниками трагедии стали плесневые грибы, опаснейший из видов -
"Проклятие Тутанхамона" можно встретить и в наше время. Этот опасный грибок селится в наших жилищах: в ванной, в туалете, в подвалах, на сырых стенах. и значительно уступают по опасности этому грибку. Для примера немного статистики. В Париже в 2004 г от этого грибка людей умерло в два раза больше, чем во всем мире от птичьего гриппа.
Плесневые грибы растут на любых поверхностях. Ученые умудрились найти их даже в Это единственный микроорганизм, размножающийся половым путем. В колонии живут особи обоих полов. Как утверждают ученые, плесневые грибы не погибнут даже в случае глобальной катастрофы.
Отношение человека к плесени практически всегда пренебрежительное. Некоторые могут срезать пораженный ею участок хлеба, или же снять ее с варенья и съесть оставшееся, не подозревая даже, как это опасно!.. Заплесневелый продукт нельзя употреблять в пищу. Срезание пораженного участка не решит проблему, поскольку заражен уже весь продукт. Нельзя жить там, где живет плесень.
Знания об опасных свойствах плесени не должны вводить вас в панику. Как ни странно, но главная причина бурного развития эпидемий кроется в страхе. Мозг посылает импульс страха организму, клетки начинают "бояться", вырабатывается кортизол, так называемый гормон смерти. Обезопасить его могут только бурные положительные эмоции. Без плесени мир не мог бы жить. В природе нет лишнего, каждый элемент является звеном в бесконечно длинной цепочке. И для того чтобы мы помнили о том, как хрупок этот мир, природа дала нам напоминание, как благословение и проклятие одновременно. И имя ему - плесень...
Виды плесневых грибов
Сейчас известно около 300 видов микроскопических грибов, среди которых множество видов плесени таких как:
Penicillium - наиболее распространенный род среди плесневых грибов. Естественной средой обитания пеницилла является почва. Пеницилл часто можно увидеть в виде зелёного или голубого плесневого налета на разнообразных субстратах. Гриб пеницилл имеет сходное строение с аспергиллом. Вегетативный мицелий пеницилла ветвящийся, прозрачный и состоит из множества клеток. Гифы гриба пеницилла либо погружены в субстрат, либо расположены на его поверхности. Размножение пеницилла происходит с помощью спор.
Aspergillus - род высших плесневых грибов, аэробные микроорганизмы, хорошо растут на различных субстратах. Образуют плоские пушистые колонии. Аспергиллы распространяются спорами, образующимися бесполым путем. Очень устойчивы к воздействию факторов внешней среды. В редких случаях некоторые грибы рода Aspergillus могут быть причиной заболевания, называемомого аспергиллёзом.
Mycorales - гифы этого гриба одноклеточные, неокрашенные длиной от нескольких мм до нескольких см. Часто развиваются на различных пищевых продуктах, вызывая их порчу (плесневение). Многие из них могут вызывать микозы человека, домашних животных и птиц.
Fusarium - большой род филаментарних аскомикотовых грибов (Ascomycota), широко распространенных в почве и в ассоциации с растениями. Большинство видов являются безопасными сапрофитамы, относительно распространенными среди микрофлоры грунта. Некоторые виды производят микотоксины, способны вредно влиять на здоровье человека и других животных, вызывая фузариозы.
Dematiaceae - эти грибы отличаются черной окраской. Они обнаруживаются в почве, разлагающихся растениях, гниющей древесине и лесной подстилке. Три основных вида грибковых инфекций, вызываемых Dematiaceae, включают хромомикоз, феогипомикоз и некоторые формы мицетомы .
В настоящий момент потенциально патогенные грибы подразделяют на несколько групп, обозначаемых как номерные BSL (BioSafety Level, т.е. - грибы, относимые к определенному уровню безопасности), в зависимости от их опасности для человека.
Группа BSL1 - это в принципе безопасные для здоровых людей грибы. В организм здорового человека они преимущественно могут попадать при нарушении кожных покровов и вызывать локализованные микозы. Глубокие микозы эти грибы могут вызывать случайно, на фоне иммунодефицита или критического состояния пациента.
Грибы группы BSL2 - могут попадать в организм здорового человека, и сохраняться в нем, вызывая локализованные микозы. В случае попадания в организм ослабленного человека они могут распространяться более широко и таким образом проявлять свойства оппортунистов. В эту группу включены дерматофиты и другие облигатно патогенные возбудители поверхностных микозов.
Грибы BSL3 - небольшая группа системных патогенов, которая до сих пор включала преимущественно диморфные грибы, т.е. имеющих и мицелиальную и дрожжевую стадии, например, представителей родов Blastomyces, Coccidioides, Histoplasma и Paracoccidioides. Сейчас в эту группу включают, кроме того, Penicillium marneffei .
