Грибы (Fungi) представляют собой эукариотные гетеротрофные, спорообразующие организмы, не имеющие хлорофилла. Примерно 98% всех относимых к грибам организмов составляют царство Fungi (настоящие грибы), равнозначное царствам Plantae (растения) и Animalia (животные). От растений, водорослей, цианобактерий (сине-зеленых водорослей), единственным источником углерода и энергии для которых является углекислый газ и солнечный свет, грибы отличаются своей гетеротрофностью, т. е. неспособностью к образованию питательных веществ с помощью фотосинтеза. От прокариотных бактерий грибы отличаются наличием истинного ядра, а от простейших и животных – клеточной стенки.
Гетеротрофность грибов заключается в том, что они поглощают готовые питательные вещества из окружающей среды. По образу жизни различают две группы грибов:
- сапробионты (сапротрофы, сапрофиты), получающие необходимые им соединения углерода из органических остатков,
- биотрофы (симбионты, паразиты), использующие в качестве партнеров или хозяев растения, водоросли, животных, простейших, бактерии и другие грибы.
На основании важнейших признаков половых стадий, грибы разделяются на три отдела: Zygomycota, Ascomycota и Basidiomycota. Настоящие грибы, известные только бесполым спороношением, т. е. с неполным или неполно описанным развитием, включены в формальный отдел «несовершенных» грибов (Fungi imperfecti или Deuteromycota) [Мюллер Э., Леффлер В., 1995]. Выделяют две фазы онтогенетического развития грибов:
- вегетативную,
- репродуктивную.
Непосредственно после прорастания вегетативное тело гриба (таллом) состоит из нерасчлененного протопласта или сходных друг с другом, окруженных клеточной стенкой единиц (гиф), которые питаются и размножаются автономно. Репродуктивная фаза характеризуется функциональной дифференцировкой и размножением гриба с появлением большинства таксономически значимых признаков.
Таллом гриба состоит из гиф или почкующихся клеток. Характерные для подавляющего большинства грибов гифы, нитчатые вегетативные органы гриба, совокупность которых называют мицелием, можно отличить от других типов таллома уже вскоре после прорастания. Диаметр гиф варьирует в зависимости от вида гриба и внешних условий от 2 мкм до 100 мкм и более. У высших грибов мицелий септирован (разделен поперечными перегородками). В септированных гифах клетки расположены одна за другой в один ряд. Молодой мицелий – более тонкий гомогенный и светлый, зрелый – более зернистый в связи с наличием в нем различных включений; старый мицелий представляется сильно вакуолизированным и грубозернистым. Мицелий гриба постоянно ветвится. Диаметр мицелия может быть различным в одной и той же культуре: то более широким, то более узким – диморфизм мицелия.
Почкующиеся клетки характерны для дрожжевых и дрожжеподобных грибов. Почкование клеток как способ роста и размножения макроскопически выражается, как правило, в слизистой консистенции колоний на твердом субстрате, а микроскопически – в форме и расположении отдельных клеток. Процесс почкования начинается с выпячивания клеточной стенки или ее внутреннего слоя (слоев). Через проростковую пору выходит часть протопласта материнской клетки с (дочерним) ядром, изредка – с несколькими ядрами. Дочерняя клетка дорастает до размера материнской. Затем «перешеек» между ними перешнуровывается за счет поперечной перегородки. Клетки грибов могут иметь самый различный облик, но все они сходны между собой набором основных структур, особенно на уровне клеточных органелл. К этим органеллам относятся:
- клеточное ядро,
- митохондрии,
- рибосомы,
- элементарные мембраны,
- клеточная стенка,
- микросомы и подобные им органеллы и др.
Клеточное ядро – содержит в себе важнейшую наследственную информацию и передает ее дальше. Его основной компонент – хромосомы, которых всегда несколько (в бактериальной клетке хромосома одна); их генетическая функция определяется дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК). Кроме того, в ядре имеются нуклеоплазма и чаще всего одно ядрышко.
Митохондрии содержат ферменты дыхательной цепи, окислительного фосфорилирования и цикла лимонной кислоты.
Рибосомы – органеллы синтеза белка. Основной компонент рибосом – РНК – образуется на ядерной ДНК и вместе с белками накапливается в ядрышке или ядерном колпачке.
Элементарные мембраны. К ним относятся: эндоплазматический ретикулум – сеть двойных ламелл (элементарных мембран), трубочек и шаровидных частиц. Основные компоненты представлены липидами, белками, липопротеинами.
Микросомы и подобные им органеллы рассматривают как проявление адаптивных ферментативных возможностей гриба.
Клеточная стенка, как правило, содержит хитин, маннан, глюканы; другие вещества, в частности целлюлоза, встречаются лишь изредка. Будучи самостроящейся, постоянно расширяющейся и изменяющейся по мере роста и развития структурой, клеточная стенка является экскреторной органеллой, относящейся к так называемой параплазме, однако может содержать ферменты и другие высокоактивные вещества.
Размножение грибов происходит половым (совершенные грибы) и неполовым (несовершенные грибы) путем. Оно может быть вегетативным и репродуктивным. Вегетативное размножение происходит без специальных или с помощью малоспециализированных органов. Репродуктивное размножение осуществляется при помощи специальных органов воспроизведения. Механизмы размножения грибов весьма разнообразны: деление, прорастание, почкование клеток и спорообразование.
Для вегетативной фазы развития грибов характерно бесполое размножение и образование особых органов, обеспечивающих рост таллома. В этот период увеличение биомассы гриба происходите основном за счет деления, прорастания и почкования. Образуются особые органы, обеспечивающие прорастание гриба, поселение на хозяине, заражение и разрастание.
Деление происходит за счет удлинения тела клетки и образования ниточки мицелия, которая делится поперечно, на оболочке появляются перетяжки и молодые клетки отделяются одна от другой.
Основной функцией репродуктивной фазы является выживание и распространение грибов при остановке роста колонии и отмирании вегетативных частей таллома. Эта функция обеспечивается бесполым и половым спороношением. Бесполыми считаются репродуктивные структуры, формирующиеся без смены ядерных фаз за счет простого преобразования мицелия или его частей.
Образующиеся бесполым путем споры выполняют две основные функции: сохранение гриба в неблагоприятных условиях и его распространение в окружающей среде.
Структурами, обеспечивающими грибу переживание в неблагоприятных условиях внешней среды, являются хламидоспоры, склереции и сходные структуры переживания. К образующимся бесполым путем спорам, служащим для распространения гриба, относятся конидии, а также формирующие и несущие их органы (спорангии, конидиеносцы, фиалиды, плодовые тела и т. д.). Хламидоспоры представляют собой толстостенные клетки или соответствующие им многоклеточные образования (мелкие комплексы клеток, функционирующие как одно целое). Они переживают отмирание и разложение вегетативного таллома и после достаточного периода времени пассивно высвобождаются в среду (в отличие от конидий, которые вскоре после своего формирования отделяются от материнской гифы или несущего их органа и служат для распространения).