الأربعاء، 16 نوفمبر، 2011

الكائنات الحيه الدقيقه حقيقية النواه: الفطريات (تصنيف الفطريات)


الكائنات الحيه الدقيقه حقيقية النواه: الفطريات

2. تصنيف الفطريات
في الأصل، الفطريات إعتبرت جزء من مملكة النباتات. ثمّ في 1968م، حظيت بوضع مملكتها الخاصة بمخطط تصنيف ويتيكير Whittaker. حالياً، ما زالت تعتبر مملكة، لكن تحت مجال الكائنات حقيقية النواه Eukarya في نظام Woese للثلاث مجالات.

الفطريات يمكن أن تصنّف إلى خمسة قبائل Phyla مختلفه
مفهوم رئيسي
1.2. التصنيف الفطري عادة يستند على شكل التكاثر الجنسي.
من الناحية التاريخية، التمييز الفطري عمل على أساس أمّا الإختلافات التركيبية، أو الأنماط الفسيولوجية والكيميائية الحيوية. ومع ذلك، تحاليل DNA وتتابعات المورّثات أصبحت أدوات مهمة لرسم العلاقات التطوّرية بين الفطريات المختلفه.
الفطر يمكن أن يصنف إلى أحد الخمسة قبائل، إعتماداً على طريقته من التكاثر الجنسي. هذه القبائل هي الفطريات الكيتريديه Chytridiomycota، الفطريات الجلوميريه Glomeromycota، الفطريات الزيجيه Zygomycota، الفطريات الزقيه Ascomycota، والفطريات البازيديه Basidiomycota. إذا افتقر الفطر إلى دورة جنسية مميزه، فيوضع في مجموعة شكلية تسمى فطريات mitosporic.
الفطريات الكيتريديه، الفطريات الجلوميريه. الفطريات الأقدم معرفه تتعلّق ببعض أعضاء الفطريات الكيتريديه، بشكل عام تسمّى الكيتريدات chytrids. أعضاء القبيله phylum تعطينا أفكار حول الأصل المحتمل للفطريات. أولاً, الكيتريدات chytrids كائنات حية مائيه بالدرجة الأولى، وليست أرضيه. هذا يعني الفطريات نشأت في الماء من المحتمل من سلف بروتيستا مسوط. ثانياً، أن تكون مائيه, الكيتريدات لها خلايا تكاثر مسوطه. الفطريات الأخرى ليس لها خلايا سوطية متحرّكة، مما يقترح أن الفطريات الأخرى فقدت هذه الميزة في وقت ما في تاريخها التطوّري. أخيراً، مثل الفطريات الأخرى, الكيتريدات لها كيتين يقوّي جدران خلاياها. حتى فترة قريبة، بضعة كيتريدات ليس لها أيّ تأثير ملحوظ - جيد أو سيئ.
شكل الفطريات الجلوميريه الذي يعتبرها البعض المتكافلات الأكثر شمولا على الأرض. هذه الفطريات تمثّل مجموعة من الميكورايزا الداخليه (الجذر فطريات الداخليه) endomycorrhizae التي توجد داخل جذور أكثر من 80 % من النباتات الأرضية بالعالم. هي لا تقتل النباتات لكن بالأحرى تتفاعل تعايشياً  mutualistically بتزويد الفوسفات الضرورية والمواد المغذّية الأخرى إلى النبات. بالمقابل، تستقبل الفطريات مركّبات عضوية ضرورية من النبات. في الحقيقة، يعتقد البعض من علماء الفطريات بأنّ تطور النبات في الأرض قبل أكثر من 400 مليون سنة يعتمد على التكافل مع أسلاف الفطريات الجلوميريه، التي كانت قادرة على تزويد النباتات بالمواد المغذّية الضرورية من التربة.
الفطريات الزيجيه. قبيلة الفطريات الزيجيه تشمل مجموعة من الفطريات الزيجيه (zygomycetes) المتوطنه بالبيئات الأرضية. تتضمّن النماذج الممثله المألوفه عفن الخبز سريع النمو وأعفان أخرى مثالية النمو على الثمار الفاسدة بمحتوى سكّر عالي أو على الخضار الحامضيه. على هذه ومواد مماثلة، الفطريات متباينة التغذيه تنمو مثاليا داخل غذائها، تذوّب مادة الوسط بالإنزيمات الخارج خلوية، وتأخذ المواد المغذّية بالإمتصاص.
أعضاء القبيله تشكّل حوالي 1 % من الانواع الموصوفه من الفطريات. الفطريات الزيجيه لها جدران خلويه كيتينيه وتنمو كميسيليوم مدمج خلوي. أثناء التكاثر الجنسي، يندمج نوعي تزاوج متناقضين جنسيا، تتشكل لاقحه جرثوميه zygospore ثنائية المجموعة الصبغيه, متباينة الأنويه, فريده. بعد فترة الخمول، اللاقحه الجرثوميه تنبت وتطلق جراثيم حافظيه أحادية المجموعة الصبغيه من الحافظه الجرثوميه. في مكان آخر في الميسيليوم، آلاف من الجراثيم الحافظيه المنتجه لاجنسياً تنتج داخل الحوافظ الجرثوميه. كلاهما جنسيا ولاجنسيا تنتج جراثيم تنتشر على تيارات الريح. عدّة أعضاء يمكن أن يسبّبوا الإصابات والامراض في البشر.
الفطريات الزقيه. أعضاء قبيلة الفطريات الزقية أو الفطريات الكيسيه، عموما تسمى الفطريات الزقيه ascomycetes. متنوّعه جدا وتشكل حوالي 75 % من كلّ الفطريات المعروفه. تحتوي القبيله العديد من الفطريات المشتركه والمفيده، بما في ذلك Saccharomyces cerevisiae (خميرة بيكر)، Morchella esculentum (الموريل الصالح للأكل)، Penicillium chrysogenum (العفن الذي ينتج البنسلين). القبيله أيضا بها عدة أعضاء إرتبطت بعلل وأمراض. الاسبرجيللس فلافوس Aspergillus flavus، ينتج الافلاتوكسين, ملوث فطري للبندق والحبوب المخزنة التي هي سمّ ومسرطن طبيعي معروف أكثر فعالية؛ كريفونيكتريا باراسيتيكا Cryphonectria parasitica، مسؤول عن موت 4 بليون شجرة كستنائية في شرق الولايات المتّحدة؛ والكانديدا البيكانز Candida albicans، يسبب طفح الفم والحلق thrush، طفح الحفّاظات، وإلتهاب المهبل.
أنواع البينيسيليوم والكانديدا تفتقر لدورة التكاثر الجنسي. على أية حال، علم الجينات المقارن وخصائص النمط الشكلي (الفطري) اللاجنسيه الأخرى أظهرت بأنّ هذه الفطريات في الحقيقة أعضاء من الفطريات الزقيه. الفطريات الزقيه مجموعة شقيقه إلى الفطريات البازيديه لأن الهيفات بكلتا القبيلتين مفصوله؛ كلاهما لها جدران متقاطعه تقسّم الهيفات إلى أجزاء، لكن مع مسامات كبيرة تسمح بتدفق مستمر للسيتوبلازم. الهيفات، مثل الفطريات الخيطيه الأخرى، تشكل ميسيليوم للحصول على المواد المغذّية من الكائنات الحيّة او الميتة. في الحقيقة، دورها البيئيّ الأكبر في تحلل وإعادة تدوير المادّة النباتيه.
كمجموعة، الفطريات الزقيه لها القدرة لتشكيل كونيديا خلال التكاثر اللاجنسي أو جراثيم زقيه ascospores خلال التكاثر الجنسي. الجراثيم الزقيه تشكّل داخل تراكيب تكاثر تسمى أكياس زقيه ascus، حيث تشكل ثمانية جراثيم زقيه أحادية المجموعة الصبغيه. تشكّل العديد من الأكياس الزقيه والهيفات الجسم الثمري.
بعض الفطريات الزقيه تشكل تكافل مع جذور النباتات (ميكورايزا mycorrhizae) أو أوراق وسيقان النباتات (داخلية التغذيه endophytes). الفطريات الزقيه أيضا الشريك الفطري الأكثر تكرّاراً في الأشنات. الأشنة هي علاقه تكافليه بين الفطر وكائن حي ذاتي التغذيه (photobiont) مثل البكتيريا الزرقاء cyanobacterium أو الطحالب الخضراء. أغلب الجسم المرئي من الأشنة هو الفطر مع الهيفات المخترقه خلايا الشريك الذاتي التغذيه لإستقبال المواد المغذّية الكربوهيدراتيه. يستقبل الكائن الحي ذاتي التغذيه السائل من الماء المزاوج للفطر.
يحدث تكاثر الأشنة اللاجنسي من خلال تشكيل السوريديا soredia الذي يشمل مجموعة من خلايا الكائن الحي ذاتي التغذيه محاطه بالهيفات. السوريديا soredia تحمل بتيارات الرياح وتستقر على سطح جديد، حيث تتشكل أشنة جديدة.
الأشنات في أغلب الأحيان تصنف حسب المظهر إلى الأشنات الورقيه leafy, الأشنات الشجيريه shrubbery، والأشنات القشرية crusty. معا، يشكّل الكائنان الحيان اتحاد ينمو بسهولة في البيئات حيث لا كائن حي يمكن أن يبقى لوحده (مثل:- سطوح الصخور). في الحقيقة، في بعض البيئات القاسية، تدعم الأشنات كامل السلاسل الغذائية. في التندرا القطبية، على سبيل المثال، رعي الرنّة على كساء من أشنة الرنّة، هو في الحقيقة نوع من الأشنة.
الفطريات البازيديه. أعضاء قبيلة الفطريات البازيديه، تعرف بإسم basidiomycetes، هي نادي الفطريات. تحتوي الفطريات البازيديه حوالي 30,000 نوع معرف، تمثل 37 % من الأنواع المعروفه للفطريات الحقيقيه. أعضاء الفطريات البازيديه يمكن أن تكون وحيدة الخلايا أو متعددة الخلايا, لاجنسيه أو جنسيه, مائيه أو أرضيه. الأعضاء الأكثر معروفه هي فطريات عيش الغراب mushrooms والفطريات النفاثه puffballs. بعض الفطريات البازيديه مترممات مهمه، تحلّل الخشب والمنتجات النباتية الأخرى. يشكّل الأعضاء الآخرون الميكورايزا بينما بقي أعضاء آخرين كممرضات نباتيه مهمه، مثل ما يسمّى بـ"الصدأ rusts" و"اللطخات smuts" التي تصيب الحبوب والأعشاب الأخرى. فطريات الصدأ سمّيت بذلك بسبب اللون البرتقالي - الأحمر الصدئ للنبات المصابة، بينما فطريات اللطخة تميّز بالكتل السوداء المسخّمة للجراثيم المشكّله على الأوراق وأجزاء النباتات الأخرى. بعض الفطريات البازيديه تسبب أمراض خطيرة في الحيوانات والبشر.
يشير الاسم basidiomycete إلى تراكيب التكاثر على ما تنتجه من جراثيم جنسية. في العديد من فطريات عيش الغراب، الجانب السفلي من القبّعة cap مخطّط بـ "الخياشيم gills" التي فيها تتشكل البازيديا basidia على شكل تجمع (مفردها, بازيديوم basidium). داخل هذه البازيديا، تنتج جراثيم جنسية، أحادية المجموعه الصبغيه, تسمّى جراثيم بازيديه basidiospores.
في التربة، الجراثيم البازيديه تنبت وتنمو كميسيليوم. عندما الميسليا (الغزل الفطري) لأشكال تزاوج مختلفة تبدأ في الإتصال، تدمج إلى غزل فطري متباين النواه يحتوي انويه أحادية المجموعه الصبغيه مختلفة جينياً. تحت الظروف البيئية الملائمة، البعض من الهيفات تصبح مضغوطه بشده وتشقّ طريقها بالقوة إلى السطح وتنمو إلى جسم ثمري (جسم ثمري بازيدي basidiocarp) مثالي يسمّى المشروم. في أغلب الأحيان تتشكل حلقة المشروم، التي تسمى "حلقة الجنّيه" لأن البشر بالقرون الماضيه اعتقدوا بان المشروم يظهر بالمكان الذي رقصت فيه "الجنّيات" الليله السابقه.
فطريات Mitosporic. فطريات معينة تفتقر للدورة الجنسية المعروفه من التكاثر؛ ولذلك، ميزت بالمصطلح فطريات mitosporic لأن الجراثيم اللاجنسية هي المنتج من الانقسام غير المباشر mitosis.
العديد من فطريات mitosporic يعاد تصنيفها عندما تلاحظ الدورة الجنسية او علم الجينات المقارن يميّز علاقة وثيقة إلى قبيله معروفه. ذكرنا هذه الحالة للبينيسيليوم والكانديدا.
مثال آخر ينطبق على هذه الحالة هو الفطر Histoplasma capsulatum، الذي يسبّب مرض تنفسي بشري. عندما يكتشف ان الكائن الحي ينتج جراثيم زقيه ascospores، يعاد تصنيفه مع الفطريات الزقيه ويعطى الاسم الجديد Emmonsiella capsulata. ومع ذلك، تموت بعض التقاليد ببطء، وعلماء فطريات محددين أصرّوا على الإحتفاظ بالاسم القديم لأنه مألوف في الطبّ السريري. هكذا, علماء الفطريات قرّروا إستعمال الاسمين للفطر: الاسم الجديد، Emmonsiella capsulata، للمرحلة الجنسية؛ والاسم القديم، Histoplasma capsulatum، للمرحلة اللاجنسية.
بين فطريات mitosporic، القليل منها ممرض للبشر. هذه الفطريات عادة تتكاثر بالجراثيم اللاجنسية، التبرعم، أو التجزؤ، حيث قطع الهيفا تنتفخ عموما بالغبار أو تودع على السطوح البيئية. على سبيل المثال، أجزاء فطر القدم الرياضي تترك أحيانا على المناشف وأرضية غرفة الاستحمام.
مقارنة للثلاثة قبائل من الفطريات المهمه إلى الصحة البشرية في جدول 1.

جدول1: مقارنات القبائل الفطرية المهمة إلى الامراض البشريه
القبيله
الاسم الشائع
الجدران المتقاطعه (الفواصل)
التراكيب الجنسيه
الابواغ الجنسيه
الابواغ الجنسيه
الجنس الممثل
الفطريات الزيجيه
Zygomycetes
لا
Zygospore
Zygospore
Sporangiospore
Rhizopus
الفطريات الزقيه
Ascomycoetes
نعم
Ascus
Ascospore
Conidia
Saccharomyces
Aspergillus
Penicillium
الفطريات البازيديه
Basidiomycetes
نعم
Basidium
Basidiospore
Conidia
Hyphal fragments
Agaricus
Amanita

الخمائر تمثّل مصطلح لأيّ مرحلة وحيدة الخليه للفطر
مفهوم رئيسي
2.2. خميرة بيكر والخمائر الأخرى كائنات حية حقيقية النواه مهمة في الصناعة والأبحاث.
تشير كلمة خميرة إلى تشكيلة كبيرة من الفطريات وحيدة الخليه (بالإضافة إلى مرحلة وحيدة الخلية لأيّ فطر). تتضمّن المجموعة الخمائر الغير مشكله للجراثيم من فطريات mitosporic، بالإضافة إلى خمائر معينه تنتمي إلى الفطريات الزقيه والفطريات البازيديه. الخمائر المدروسه هنا أنواع من Saccharomyces المستعمله على نطاق واسع في الصناعة والأبحاث..
Saccharomyces (saccharo = "سكّر sugar") هو فطر له القدرة على تخمير السكّريات. النوع الأكثر استعمالا بشكل عام من Saccharomyces هو S. cerevisiae و S. ellipsoideus، المكون يستعمل لصناعة الخبز (خميرة بيكر) وإنتاج الكحول، النوع الأخير لإنتاج الكحول. تتكاثر خلايا الخميرة بصورة رئيسية بالتبرعم، كما وصف سابقا، لكن الدورة الجنسية توجد أيضاً والتي فيها الخلايا تدمج وتشكّل تركيب مكبّر (أكياس زقيه ascus) تحتوي الجراثيم (جراثيم زقيه ascospores). لذا S. cerevesiae هو فطر زقي.
السيتوبلازم في Saccharomyces غني بفيتامينات B, عامل يجعل أقراص الخميرة مكملات غذائيه ثمينة (خميرة حديديه ironized) للبشر بدمّ قليل الحديد. تعتمد صناعة الخبز بشدّة على S. cerevisiae لإمداد القوام في الخبز. أثناء فترة العجينة المتزايدة، تحطّم خلايا الخميرة الجلوكوز والكربوهيدرات الأخرى، وينتج غاز ثاني أكسيد الكربون. يوسّع ثاني أكسيد الكربون العجينة، يسبّب له الإنتفاخ. تهضم إنزيمات هضم البروتين في الخميرة جزئيا بروتين الغلوتين للطحين لإعطاء الخبز قوامه الإسفنجي.
الخمائر وفيرة حيث هناك بساتين أو ثمار (السديم على تفاحة هو طبقة من الخمائر). في تخمير الكحول الطبيعي، الخمائر البرّية من أنواع Saccharomyces مختلفه تعصر مع الفاكهة؛ في التخمير المسيطر عليه، S. ellipsoideus يضاف إلى عصير الفاكهة المحضّر. يتفقّع عصير الفاكهة بإسراف بينما ينشأ ثاني أكسيد الكربون. عندما ينضب الأكسجين، ينتقل أيض الخميرة إلى التخمير والبيروفيت pyruvate من الجلايكوسيز glycolysis يتغير إلى كحول أثيلي مستهلك. النصيب الضخم للإقتصاد الأمريكي تتحمله صناعات النبيذ والمشروبات الروحيه هو إشاره إلى أهمية خمائر التخمير.
من المحتمل أن S. cerevisiae أكثر كائن حي حقيقي النواه مفهوم في المستويات الجزيئية والخلوية. عرف تتابع مورّثه الكامل في 1997م، أول كائن حي نموذجي حقيقي النواه سيكون بالكامل معروف تتابعه (الكائن الحي النموذجي: كائن حي بسيط نسبيا يستعمل لدراسة المبادئ العامّة من علم الأحياء). يحتوي S. cerevisiae حوالي 6,000 جين. قد يظهر أوليا بأن S. cerevisiae له شيء بسيط من القواسم المشتركه مع البشر. ومع ذلك، كلاها كائنات حية حقيقية النواه مع نواة الخلية، الكروموسومات، وآلية مماثلة لانقسام الخلية (انقسام غير مباشر mitosis).
لذا، S. cerevesiae, استعملت لفهم أفضل ليس فقط وظيفة الخلية في الحيوانات، لكن أيضا كنموذج للمرض البشري. في الحقيقة، حوالي 20 % من جينات الأمراض البشرية لها مثيلها في الخميرة. على سبيل المثال، العملية الكيميائية والإشارة الذي فيه الخلية تهيّئ نفسها للانقسام غير المباشر أمّا إكتشفت لأول مره بإستعمال خلايا الخميرة أو مساهمات رئيسية إلى الفهم جاءت من أبحاث مع خلايا الخميرة. ميّزت الأبحاث مع الخميرة وجود البريونات prions، التي ساعدت في فهم الأمراض البريونيه للبشر.
عقاقير محتملة مفيدة في معالجة المرض أيضا يمكن أن تفحص بإستعمال خلايا الخميرة. خميرة طافره mutant، على سبيل المثال، مع ما يكافئها من الجينات المسببه للأمراض البشريه، يمكن علاجها باستخدام العقاقير العلاجية المحتملة لتحديد مركب قادر على استعادة الوظيفة الطبيعية لجينات خلية الخميرة. ربما مثل هذه العقاقير، أو تعديلات منها، تكون مفيده أيضا في البشر.

‏ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق