علم الفطريات: التكاثر والتركيب

المقدمة

• يتضمن المعمل الأول عدة مواضيع رئيسية في علم الفطريات
• يغطي التكاثر الخضري، اللاجنسي، والجنسي في الفطريات

علم الفطريات (Mycology)

• كلمة "Mycology" مشتقة من اللغة الإغريقية
• تتكون من جزأين: "Mykes" بمعنى فطرة و "Logos" بمعنى علم
• كلمة "Fungi" لاتينية تعني عيش الغراب
• علم الفطريات يختص بدراسة تركيب، تصنيف، وطرق تكاثر الفطريات
• العلم أيضا يختص بدراسة الأهمية الاقتصادية للفطريات

الصفات العامة للفطريات

• الفطريات كائنات حية حقيقية النواة (Eukaryotes) تتبع مملكة الفطريات (Mycota)
• تختلف الفطريات عن النباتات الراقية؛ لعدم احتوائها على بلاستيدات خضراء
• تختلف الفطريات عن الحيوانات باحتوائها على جدر خلوية محددة

البيئة والتوزيع

• تشمل الفطريات أكثر من 100 ألف نوع معروف
• هذا العدد في ازدياد مستمر
• تنمو الفطريات بغزارة في الظلام و الضوء الضعيف، خاصة في البيئات الرطبة
• تنتشر في الهواء والتربة، وقليل منها في مياه البحار والمحيطات والبرك
• بعض الفطريات تعيش على الإنسان وتسبب له الأمراض

التركيب الخضري (الجسدي)

• يتركب جسم الفطر من خلية واحدة أو عدة خلايا
• يتكون من أنابيب رفيعة جداً تسمى خيوط فطرية (Hyphae)
• الخيوط الفطرية قد تكون مقسمة إلى عدد من الخلايا تفصلها حواجز عرضية تسمى Septa
• الخلايا قد تكون وحيدة، ثنائية، أو عديدة الأنوية

تركيب الخيوط الفطرية

• الخيط الفطري قد يكون غير مقسم إلى خلايا
• في هذه الحالة يسمى عديم الحواجز أو مدمج خلوي
• تستخدم هذه الصفة للتمييز بين المجموعات المختلفة
• تنمو الخيوط الفطرية وتتشابك لتكون ما يسمى الغزل الفطري (Mycelium)

الجدار الخلوي

• جدار الخيط أو الخلية الفطرية يكون صلباً في معظم الأجناس
• يتكون كيميائياً من الكيتين
• الكيتين يتركب من عديد من أسيتيل جلوكوز أمين، السليلوز، والجلوكان غير الذائب

الغذاء المخزن

• تختزن الفطريات الغذاء الفائض على هيئة جليكوجين (نشا حيواني)
• الجليكوجين مادة عديدة التسكر

التغذية وطرق المعيشة

• الفطريات كائنات غير ذاتية التغذية (Heterotrophic)؛ تعتمد على غيرها في تجهيز غذائها العضوي
• مصادر الغذاء العضوي قد تكون كائنات حية أو مواد عضوية ميتة
• تقسم الفطريات حسب مصادر غذائها إلى:
  • الفطريات المتطفلة: إجبارية التطفل واختيارية التطفل
  • الفطريات المترممة: إجبارية واختيارية الترمم
  • الفطريات المتكافلة

طرق تكاثر الفطريات

• يوجد ثلاثة طرق رئيسية لتكاثر الفطريات

التكاثر الخضري (Vegetative Reproduction)

• التفتيت (Fragmentation):
  • يتجزأ جسم الفطر إلى أجزاء
  • كل جزء يتكون من خلية واحدة أو عدة خلايا حية
  • إذا تهيأت الظروف المناسبة ينمو الجزء مكوناً غزلاً فطرياً
  • تستخدم هذه الطريقة في المختبرات للحفاظ على نمو المزارع الفطرية
• تكوين الأويدات (Oidia):
  • ينقسم الخيط الفطري بالتخصر الجزئي بين الخلايا
  • ينتج قطع صغيرة تعرف بالأويديا (Oidia) أو (الجراثيم المفصلية Arthrospores)
  • تستدير هذه القطع ثم تنفصل عن بعضها وتحتفظ بكل خواصها الأصلية
  • في الظروف المناسبة تعطي غزلاً فطرياً جديداً
  • لكن غالباً ما تكون غير مهيئة للصمود ضد الظروف البيئية غير المناسبة
  • مثال: .Geotrichum sp
• تكوين الجراثيم الكلاميدية (Chlamydospores):
  • في بعض الفطريات تغلف الخلايا بجدار سميك قبل الانفصال
  • يصاحب ذلك تخزين مواد غذائية
  • تسمى بالجرثومة الكلاميدية
  • قد تكون مفردة أو في سلاسل، بينية أو طرفية
  • تعمل كجراثيم كامنة مقاومة للظروف الخارجية
  • عندما تتوفر الظروف المناسبة تنمو وتعطي ميسيلوم جديد
  • مثال: .Fusarium sp

التكاثر اللاجنسي (Asexual Reproduction)

• الانقسام الثنائي البسيط (Fission):
  • يحدث في الفطريات وحيدة الخلية كالخميرة
  • تستطيل الخلية ثم تنقسم نواتها إلى نواتين
  • يتخصر وسط الخلية لتنفصل إلى خليتين، كل خلية تحوي نواة واحدة
• التبرعم (Budding):
  • يحدث في غالبية الفطريات وحيدة الخلية مثل الخميرة وبعض فطريات التفحم
  • يظهر بروز خارجي من الخلية الأم يسمى برعم
  • تنقسم نواة الخلية الأم أثناء تكوين البرعم
  • تنتقل إحدى النواتين إلى البرعم الذي يزداد حجمه وهو متصل بالخلية الأم
  • ينفصل البرعم مكوناً فرداً جديداً أو يظل متصلاً وينتج سلسلة من البراعم
• الأجسام الحجرية (Sclerotia):
  • في بعض الفطريات الحقيقية والأسكية تتجمع الخيوط الفطرية لتكوين جسم صلب
  • تمتلىء خلاياه بالمواد الغذائية ويسمى بالجسم الحجري
  • هذه التراكيب كامنة لتتحمل الظروف غير المناسبة وحتى تصبح الظروف مهيئة للنمو
  • مثال: .Claviceps sp
• إنتاج الجراثيم (Spores):
  • أ) الجراثيم الكونيدية (Conidiopores) وهي جراثيم خارجية
  • غير متحركة
  • تتكون على حامل كونيدي قد يكون مقسم أو غير مقسم، متفرع أو غير متفرع
  • الجراثيم الكونيدية قد تكون مفردة أو في سلاسل، وقد تكون وحيدة الخلية أو عديدة الخلايا
  • ب) الجراثيم الحافظية (Sporangiospores) وهي جراثيم داخلية
  • تتكون داخل حافظة جرثومية (Sporangium)
  • الحوافظ الجرثومية كروية الشكل، طرفية الموضع، والحوامل التي تحملها تسمى بحوامل الحوافظ الجرثومية
  • الجراثيم الحافظية تكون عادة غير متحركة
  • مثال: .Muocor sp و .Rhizopus sp
  • وقد تكون متحركة وتسمى (بالجراثيم السابحة Zoospores)
  • تظهر في حياة الفطريات المائية أو التي تعيش في وسط رطب، وهي مزودة بسوط أو أكثر للحركة
  • مثال: .Saprolegnia sp

التكاثر الجنسي (Sexual Reproduction)

• تتكاثر معظم الفطريات الحقيقية جنسياً باستثناء مجموعة الفطريات الناقصة
• التكاثر الجنسي يتضمن اندماج نواتين متوالفتين من مشيجين أحدهما أو كلاهما متحرك أو من خليتين خضريتين لنفس الثالوس
• تمر عملية التكاثر الجنسي بثلاث مراحل:
  • الاقتران البلازمي (Plasmogamy): اتحاد خلوي واندماج بين بروتوبلاستي خليتين يؤدي إلى اقتراب النوى داخل نفس الخلية
  • الاقتران النووي (Karyogamy): تندمج نواتان، كل منهما أحادية المجموعة الصبغية (ن)، لتكوين اللاقحة (Zygote) الثنائية المجموعة الصبغية (2ن)
  • الانقسام الاختزالي (Meiosis): يتبع الاقتران النووي مباشرة أو بعد فترة، تنقسم اللاقحة الثنائية المجموعة الصبغية انقساماً اختزالياً وتتكون أنوية أحادية المجموعة الصبغية تحاط بجزء من السيتوبلازم وجدار سميك لتكوين الجراثيم الجنسية
• أنواع الجراثيم الجنسية التي تتكون في الفطريات:
  • الجراثيم البيضية (Oospores):
    • تنشأ الأعضاء الذكرية (الانثريدات) والأنثوية (الأوجونات) في نهاية الخيوط الفطرية، ونادراً ما تكون بينية
    • تفصلها عن الخيوط الفطرية جدر مستعرضة
    • الأوجونات عادة أكبر حجماً من الانثريدات
    • تحتوي الأوجونات على نواة واحدة
    • بعد تكوين اللاقحة تمر بفترة كمون تصبح قادرة على الإنبات
    • قد تنبت مباشرة وتعطي جراثيم هدبية تسلك سلوك الحوافظ الجرثومية أو ترسل أنبوبة إنبات تنتهي بتكوين الحافظة الجرثومية
  • الجراثيم الزيجية (Zygospore):
    • تتكون نتيجة اتحاد عضوين مشيجين (حافظتين مشيجيتين أوليتين) متماثلتين في الشكل ولكن يختلفا في طبيعتهما الجنسية (فسيولوجيا)
    • تندمج محتوياتهما (السيتوبلازم والأنوية) ويتغلظ الجدار حولهما وتتكون الجرثومة الملقحة (الزيجية 2ن)
    • تنقسم اختزاليا ً ثم تنبت
    • مثال: فطر Rhizopus
  • الجراثيم الأسكية (Ascospore):
    • تتميز الأعضاء الجنسية في الفطريات الأسكية إلى أعضاء ذكرية (أنتيريدة)، وأعضاء أنثوية تتكون من شعيرة جنسية وحيدة أو متعددة الخلايا ومولد أسكي يسمى أسكوجونة
    • ينتج عنها تكوين جراثيم أسكية توجد داخل أكياس أسكية
    • يأخذ الكيس الأسكي أشكال مختلفة قد تكون عارية أو تحاط بغلاف ثمري
    • مثال التكاثر الجنسي في فطر Erysiphe
  • الجراثيم البازيديه (Basidiospore):
    • مثال: فطر عيش الغراب