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Appunti sommari di micologia...

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MICOLOGIA Prof.: Simonetta Sampò e-mail: [email protected] Testi consigliati: Fungal Biology Deacon, 2006 (40e); trovabile in rete gratis. Esame: (orale) 1 domanda scelta (argomenti sul dir, approfondimento di qualcosa) + altre domande inerenti o meno Laboratorio: non obbligatorio ma obbligatorio presentarsi se ci si è iscritti.  gruppi sistematici spiegati a lezione e poi con campioni o con vetrini riconoscimento delle strutture spiegate. PRESENTAZIONE I funghi hanno un’alta interazione con la vita umana, secondo un micologo, se non vi fossero i funghi non ci sarebbe la vita. Molti dei cibi che consumiamo quasi quotidianamente contengono fughi in quanto molti sono utilizzati per le lavorazioni agroalimentari come le lavorazioni della soia, il formaggio, il vino etc. I funghi, inoltre, possono rilasciate delle microtossine dannose per l’uomo, alcune di queste si sono trovate nel latte e in atri cibi; ovviamente i parametri della dannosità delle microtossine variano da adulti e bambini, una dose x su un bambino avrà più effetto che in un adulto in quanto il suo organismo reagisce in maniera diversa. 1. COS’É UN FUNGO Un fungo è un organismo vivente eucariote, ovvero è un organismo formato da cellule il cui materiale genetico (il nucleo) è circoscritto in una zona delimitata dalla membrana nucleare; è inoltre eterotrofo (autotofro fotoautotrofo e chemioautotrofo), ovvero i funghi devono approvvigionarsi consumando qualsiasi materia organica (da quella più complessa a quella più semplice) presente nell’ambiente in quanto essendo eterotrofi non sono in grado di prodursi le sostanze necessarie. I funghi possono essere unicellulari (parete cellulare e membrana cellulare) come il lievito, ma non vi sono, o meglio non è corretto definire i come pluricellulari: vediamo il perché. I funghi sono stati per tanto tempo descritti come piante, ma non possono essere rinchiusi in questa categoria in quanto le piante non sono organismi eterotrofi e i funghi non sono fotosintetici. Il fungo non ha corpo fruttifero (=portatore di frutti) in quanto non è in grado di produrre semi ma spore che dipartendo dal fungo possono dare origine ad altri funghi. La muffa nasce a seguito della germinazione della spora fungina, che a seguito della rottura della propria capsula produce un tubetto germinativo, a questo punto questa struttura si allunga, si ramifica in rami chiamati ife (grandezza 100 micron; diametro max. 200/250 micron; diametro min. 2/200 micron) e alla fine si produce la muffa. Le ife sono adibite all’assorbimento e alla ricerca di sostanze nutritive nel substrato, l’assorbimento avviene nella zona sub apicale dell’ifa. Possiamo distinguere in:  Substrato ricco = le ife saranno più fitte e diramate in quanto queste sfruttano al massimo le sostanze del substrato;  Substrato povero = le ife sono rade e quelle presenti si allungano molto nel tentativo di raggiungere spazi dove è ancora disponibile la sostanza nutritiva. L’insieme di tante ife costituiscono un micelio. Le sostanze per poter entrare all’interno dell’ifa devono penetrare all’interno della membrana, non hanno organi adibiti alla digestione per cui le molecole devono essere semplici e i funghi grazie a degli enzimi litici riescono a rompere le molecole più complesse in molecole più semplici che a questo punto potranno entrare all’interno dell’ifa. Sono organismi che si cibano per assorbimento ma la digestione di queste sostanze è esterna al fungo: degradazione enzimatica esterna. Gli enzimi vengono prodotti nella zona immediatamente dietro alla zona apicale dell’ifa; questo avviene anche per i funghi, non solo per le muffe. I funghi sono, oltre che unicellulari, anche cellule ifali; non possono essere distinti in pluricellulari in quanto grazie alla mitosi i nuclei delle cellule ifali si moltiplicano, attenzione non vi è la moltiplicazione cellulare ma solo nucleare. In un’unica ifa possiamo trovare, quindi, più nuclei ed è inoltre quasi impossibile determinare cellule all’interno di questi organismi per cui non possono essere definiti come pluricellulari.

2. FUNZIONI AMICHE E NEMICHE DEI FUNGHI SULL’UOMO E ALTRE NOZIONI I funghi svolgono funzioni amiche e funzioni nemiche con l’uomo. Come funzioni amiche possono essere considerate tutte quelle produzioni e trasformazioni che coinvolgono e toccano la sfera umana, come l’alimentazione: esempio il formaggio, le bevande fermentate (vino, birra, sakè, etc.), i lievitati. Ma anche in ambito medico come la penicillina (1928), e per la cura di neoplasie. Esempio: alcuni funghi (“boveria bassiana”) rilasciano le proprie spore all’interno del sistema circolatorio dell’ospite (maggiolino) che a questo punto non riuscirà ad avere un completo sviluppo. Al di là degli ambienti creati dall’uomo vi sono anche ambienti naturali come il bosco in cui il fungo svolge una funzione amica: nella parte alta, visibile da noi del bosco vi è il substrato, funghi, alberi, arbusti, nel sotto suolo ci saranno le radici, detriti, resti organici, la matrice che ospita materiale organico e sali minerali e infine nella parte più profonda del suolo ovvero la roccia madre. Man mano che si scende verso la roccia madre i resti organici sono sempre più riconosciuti per la loro composizione chimica piuttosto che per la loro anatomia. I funghi creano una rete di collegamento con le radici degli alberi creando un rapporto simbiontico (radici e fungo si scambiano benefici) con esse. Nel bosco (=insieme di piante) le piante sviluppano un apparato di radici molto fitto che fa si che le ife del fungo si vadano a legare con esse; l’ifa entra nella pianta attraverso la struttura detta micorriza. Si dice che le micorrize hanno permesso alle piante il passaggio dalla vita acquatica alla vita terrestre; queste arrivando sulla terra hanno un difetto di acqua; ma il micelio fungino, mettendosi in correlazione con le radici delle piante, aumenta più del doppio il loro volume permettendo così di esplorare un maggiore spazio. Per la vita delle piante sono necessari fosforo e azoto, una pianta micolizzata (le cui radici sono in connessione con il micelio del fungo) ha un afflusso di fosforo e azoto maggiore e questo le conferisce una maggiore protezione e vita anche in zone poco irrorate di acqua, inoltre il fungo grazie all’ifa può immobilizzare sostanze tossiche per la pianta che può vivere in questo modo anche su terreni per natura impregnati di sostanze tossiche (pietre verdi: contengono amianto e altri minerali). I funghi posso anche ridare purezza al suolo, in quanto assorbono e depurano quest’ultimo. La pianta dal canto suo dona al fungo gli zuccheri necessari per la loro sopravvivenza, subito il fungo trasforma gli zuccheri ricevuti per impedire alla pianta di riprenderli in caso di necessità. Il fungo immagazzina zuccheri che trasforma in trealosio che le piante non sono in grado di recuperare. Un fungo può entrare in simbiosi con più tipi di piante contemporaneamente. A seguito di tale ragionamento possiamo dire che le ife possono arrivare a diversi chilometri di lunghezza nell’ambiente; in un terreno di coltura, in provette invece la loro lunghezza è limitata alla dimensione del contenitore. Le ife, quando danneggiate, per impedire la morte del fungo a seguito della rottura delle stesse e della fuoriuscita del citoplasma generano delle pareti trasversali dette setti. Questi si possono formare in due modi diversi:  setti secondari causati da azione meccanica (come il coltello che taglia la muffa del camembert), si formano perpendicolarmente e fan si che il tubo dell’ifa si chiuda, questo fa si che la struttura si ripari;  setti primari o costitutivo, regolarmente disposti nella lunghezza dell’ifa presentano delle perforazioni nella parte centrale che permettono il passaggio del citoplasma, di tutti gli organelli citoplasmatici e dei nuclei. Le ife possono creare un anello per intrappolare i piccoli animali (come i nematodi), a seguito dell’intrappolamento l’ifa produce delle sostanze acide per la degradazione dell’animale. I funghi producono enzimi che possono auto digerire le parti vecchie se le ife non trovano sostanze nutritive, questo processo è molto raro. Talune volte ancora le ife di due miceli diversi possono essere unite insieme a creare un’anastomosi ifale che mette in continuità le sostanze di riserva dei due funghi. Attraverso l’anastomosi il fungo può avere una variazione di genoma, in quanto si mettono in condivisione sia i nuclei sia il citoplasma) anche senza una riproduzione sessuale.

La simbiosi fungina può essere:  Mutualistica: micorriza;  Patossistica: possono uccidere l’ospite (organismi patogeni necrotrofi simbiosi facoltativa, il fungo uccide l’ospite ma può anche nutrirsi di sostanze nutritive come composti organici morti, organismi sapotrofi come la “boveria bassiana”) o attacca l’ospite ma questo rimane in vita (organismi biotrofo simbiosi obbligata, il fungo non può vivere senza attaccare l’ospite). I funghi non sono veri patogeni per l’uomo e per gli animali in quanto attaccano solo organismi destabilizzati, sono detti quindi organismi opportunisti. Un organismo opportunista è quindi un organismo che in determinate circostanze può diventare patogeno, tendenzialmente se l’organismo è sano non avrà patogenicità al contrario se l’organismo è debole e debilitato allora l’organismo opportunista può divenire patogeno; un esempio è la candida che ognuno di noi ha sulla propria pelle. Gli organismi opportunisti sono organismi saprotrofi: mondo fungino. Saprofita: mondo vegetale, piante che non hanno clorofilla non sono in grado di fare fotosintesi e hanno bisogno di assorbire sostanze nutritive (semi delle orchidee (vaniglia), tutti semi hanno delle sostanze di riserva che servono per permettere la germinazione cioè nelle fasi in cui la pianta non è ancora fotosintetica prende le sostanze di cui necessita dal seme). I funghi hanno la capacità di passare dalla forma ifale alla forma lievitoide. Tale capacità viene indicata come diformismo, indotto da parametri ambientali quali: temperatura, pH e disponibilità di zuccheri. Da un punto di vista evolutivo facilitano la diffusione del fungo. Il fungo può cambiare forma: 37°C lievito, 25°C ifalica, questo cambiamento di forma avviene per un maggior trasporto all’interno delle vie sanguigne o linfatiche, di solito sono funghi che per una parte della loro vita sono colonizzatori di un ospite. Trasformazione all’interno di un organismo opportunista: vivo + 37°C forma lievitoide, quando l’ospite muore il corpo si raffredda -25°C e quindi il fungo si trasforma nella forma ifalica. I funghi svolgono però anche funzioni “nemiche” verso l’uomo come le allergie. Le allergie: sono un fenomeno che negli ultimi anni è registrato frequentemente, in quanto i funghi sono presenti in tutti gli ambienti perché essi vengono trasportati dall’aria. A favorire il contatto con l’uomo sono anche le condizioni che si sono verificate negli ultimi anni. Per esempio in ospedale qualche anno fa si aprivano le finestre che permettevano il ricambio d’aria, ora ci sono meccanismi che rilasciano l’aria e implicano l’esistenza di filtri che dovrebbero avere una manutenzione che però, aimè, non viene fatta. Questo fa si che i funghi pullulino nell’ambiente. Le muffe vengono, nel saper comune, in luoghi dove vi è la presenza di umidità; in realtà l’attività dell’acqua misura sia l’acqua libera ma anche l’acqua che c’è nel substrato. Per tornare all’esempio dell’ospedale, una volta che l’aria calda viene raffreddata dai sistemi di raffreddamento, questa fa si che si crei condensa, e questo fa si che le spore presenti nell’aria che giungono sul filtro inizino a germinare. I fenomeni di allergia possono essere aumentati a causa dell’aumento del potenziale dell’allergene. Le spore hanno dimensioni che sono compatibili con tutto l’apparato respiratorio, sino nei bronchi, a contatto con le mucose. Iniziano con forme di raffreddamento e la gravità aumenta passando a riniti, riniti croniche sino a vere e proprie allergie o asme. Si può sviluppare quella che viene detta “malattia causata dagli edifici” soprattutto negli openspace, in alcuni casi si è dimostrato che alcuni funghi in alta concentrazione provocano mal di testa. Vi sono diversi lavori in merito che studiano gli ambienti indoor come le palestre. Esistono delle specie di funghi che inducono maggiormente le allergie, in test allergici si stanno iniziano a sperimentare diversi tipi di funghi. Alcune spore che hanno una parete melanizzata; visto che la diffusione avviene a diverse altezze (+ in alto più raggi ultravioletti), i funghi hanno tale parete per aumentare la resistenza dell’organismo e talvolta tale parete è impregnata di sostanze che hanno la funzione di proteggere dalle radiazioni e dal disseccamento. La melanina serve per proteggere le cellule, e anche i funghi possono avere delle pareti melanizzate come appunto le spore.

Fungo melanizzato: Armillaria mellea: produzione ife organizzate in strutture dette rizomorfestrutture che hanno una forma simile alle radici ma sono fatte di ife; morfologicamente sono delle stringhe piatte che hanno uno sviluppo molto notevole, hanno colore scuro. Hanno funzione tropica (?) ovvero il fungo attacca una pianta produce queste rizomorfe e queste riescono a raggiungere altri alberi, penetrano all’interno delle radici e si diffondono nutrendosi così attraverso l’albero. Le radici delle piante si sviluppano in una direzione che è correlata alla forza di gravità, le ife si irradiano dalla zona apicale in tutte le direzioni, siccome le fonti nutrizionali sono le radici delle piante e visto che le radici delle piante hanno una zona ben specifiche le rizomorfe si sviluppano in direzione parallela al suolo. Vi sono condizioni che cambiano dalla superficie del suolo all’interno del suolo come:  l’ossigeno, questo varia diminuendo man mano che si va in profondità nel suolo;  l’acqua, questa si trova maggiormente in profondità che nella superficie del suolo. Sia l’acqua che l’ossigeno sono quindi parametri che influenzano la crescita delle ife, l’equilibrio di tali parametri condiziona e indirizza la crescita della rizomorfa. Le rizomorfe sono composte da tante ife messe assieme: le ife esterne melanizzate formano la cortex; le ife interne con parete non melanizzata, quindi lasse, formano la medulla. Il disseccamento delle parti più esterne della rizomorfa sarebbe più probabile se la rizomorfa si trova in una condizione in cui non è presente acqua, per questo motivo le rizomorfe vanno a collocarsi nelle zone in cui vi è l’equilibrio tra ossigeno e acqua, variando spesso la propria profondità. Se la pianta è malata da Armillaria mellea è possibile contenere il contagio facendo dei fossi di 1mx1m. Le specie che possiedono tale parete hanno una pigmentazione bruna e queste sono in grado di resistere alle radiazioni più di altre specie. Le allergie da funghi bruni sono molto più frequenti (spora di Stachybotris atra, Cladosporium spp.1). Un altro aspetto negativo dei funghi nei confronti delle attività umane è la contaminazione di tutto: diffusione delle spore su tutto l’ambiente spoilage. Lo spoilage se correlato a certe condizioni ambientali possono portare al deterioramento delle opere. Possiamo fare una distinzione tra:  Biodegrado: processo che vede una trasformazione chimica del prodotto e questa trasformazione influisce sul prezzo del prodotto finito. Per esempio l’uva per la produzione del vino, per le derrate alimentari destinate sia all’alimentazione umana sia per l’alimentazione animale. Per l’alimentazione umana si utilizzano prodotti che vengono conservati in maniera differente. I silos hanno parametri ambientali diversi, sia in relazione all’ambiente, sia all’acqua, sia al prodotto che vado a conservare. Il deterioramento degli alimenti destinati agli animali possono deteriorare in maniera involontaria anche la salute umana.  Biodeterioramento: processo di trasformazione di un materiale che porta all’abbassamento della qualità del prodotto deteriorato. Per esempio se piove in casa i libri si ammuffiscono, tale ammuffimento fa si che il libro faccia abbassare la qualità del prodotto. Il metabolismo secondario viene attivato solo in alcune condizioni ambientali e con determinate disponibilità nutrizionali. La prima volta che è stato scoperto è stato intorno agli anni 50, gli americani mangiano il tacchino il giorno del ringraziamento e proprio in vicinanza di tale data vi è stata una moria dei tacchini. A seguito di alcune analisi nessuno era riuscito ad individuare una ipotetica malattia. A seguito si era capito che erano morti a seguito della consumazione di mangimi a base di arachidi. Le arachidi erano state trasportate via nave e a causa di problemi logistici delle arachidi erano rimaste a bordo per un tempo maggiore del dovuto. Le arachidi erano ammuffite e il fungo più frequente era il fungo appartenente alla famiglia di Aspergillus flavus, questi in condizioni di aumentata umidità e temperatura (condizione della nave che trasportava le arachidi) producono attraverso il metabolismo secondario delle sostanze 1 Nel 700 Linneo ha lavorato alla nomenclatura “binomia”. Nome del genere (monospecifico) + nome della specie (più specie). Se non so definire la specie metto il generico “sp.” o “spp” se intendo includere più specie. Quindi spp. significa “specie plurima”. Termine “identificazione”, questo fa infatti riferimento alla prima specie che è stata identificata, e così identifichiamo il nostro “X” secondo colui che l’ha identificato per primo. L’identificazione è importante in quanto a volte i funghi hanno un impatto notevole con l’uomo e quindi è necessaria l’identificazione univoca di due specie, che magari, hanno due “nomi” diversi. Le sinonimie sono dei sinonimi tra due parole.

genericamente chiamate micotossine ciò tossine prodotte dal fungo. Le micotossine sono molto cancerogene per la salute umana e animale, soprattutto l’aflatossina delle Aspergillus flavus. Gli studi proseguono e identificano molti più funghi che producono tali tossine. (cap. 7 Deacon- pag. 132) Queste micotossine sono anche presenti nel fieno che venendo mangiato dalla mucca lo mette in circolo e attraverso il latte passano a noi la micotossina cancerogena che se in alta concentrazione può portare implicazioni sulla vita umana; per questo il latte deve essere diluito per diluire le micotossine presenti. 3. I GRUPPI DEI FUNGHI Dopo aver scoperto che i funghi non erano piante si è vista la necessità di creare un regno a parte: il regno dei funghi. Gli stuti sono andati avanti e alcuni degli organismi che venivano trattati nel regno dei funghi vennero spostati da tale regno (pag. 16 Deacon) in un altro regno. Noi tratteremo solo del regno dei funghi. I funghi sono quindi divisi in:  Regno dei funghi;  Regno dei cromisti o Stramenopila (oomiceti organismi che hanno cicli riproduttivi simili ai funghi ma che hanno la parete costituita da cellulosa e non da chitina come i veri funghi); fitoftore.  Protozoi. L’antenato comune del regno dei veri funghi sembra un coanoflagellato che assomiglia più agli animali che alle piante. Il regno dei funghi a sua volta è composto da diversi phylum (classificazione dopo 2001 – più evoluto/meno evoluto):  Phylum Basidiomycota (mycota = desinenza del phylum dei funghi);  Phylum Ascomycota;  Phylum Glomerulomycota (dopo il 2001 è stato inserito qua dalla scissione degli Zigomiceti, in quando diversi, sono addirittura più simili dal punto di vista molecolare agli Ascomiceti): formato da organismi simbionti obbligati di piante, funghi micorrizici;  Phylum Zigomycota;  Phylum Chytridiomycota: sono funghi molto primitivi in quanto sono ancora correlati alla vita acquatica; hanno cicli riproduttivi legati alla disponibilità d’acqua. Possono vivere anche nel suolo, la produzione delle spore può essere legata a fenomeni pluviali. 

Phylum Deuteromycota: phylum artificiale, sono stati descritti a fine 800 (Saccardo) e servono per raggruppare tutte le riproduzioni asessuali di basidiomiceti e di ascomiceti.

Dal punto di vista della biodiversità nel regno dei funghi si conoscono centomila specie, ma si ipotizza che esistano circa 1,5 milioni di specie, sarebbero secondo solo agli insetti (piante circa quattrocentomila specie). Alcuni funghi hanno una biodiversità maggiore a causa della capacità riproduttiv...