Jedna kolonie je doslova celé „město“ hub s mnoha úrovněmi a komunikacemi.
Moc pěkné, plíseň
Plíseň je „lidový“ název spojené skupiny hub různých taxonů, především vřesovců a zygomycet. Mnohé z nich spolu nesouvisí a dokonce vstupují do přímé soutěže, když jsou na jednom místě. Stále však mají společné rysy. Plísně se také říká mikromycety, tzn. houby, jejichž většina orgánů má mikroskopickou velikost a nejsou viditelné pouhým okem. Ale jak, ptáte se, tady vidím plak plísně bez mikroskopu. Plaketa však není celá houba, je to spíše kolonie. A samotné orgány a těla hub jsou skutečně mikroskopické.
Plísně Penicillium. Vlevo – konidiofory, generativní orgány houby (štětce spór), vpravo – samotná plíseň na Petriho misce.
Anatomické odlišnosti hub však dnes nejsou naším tématem. Mnohem důležitější nyní je, že se plíseň přizpůsobila životu tam, kde většina ostatních organismů nevydrží ani pár hodin. Totiž – na tvrdém dřevě, kyselém ovoci, shnilém listí, rozkládajících se zbytcích, uschlé trávě a dokonce i betonu a vápně. Takovou nenáročností se mohou pochlubit pouze bakterie, které jsou mnohem jednodušeji uspořádanými organismy, ale pro mnohobuněčný organismus je to výkon.
Ale úžasná vitalita plísní je již důsledkem vlastnosti, která nás zajímá. Faktem je, že u všech hub je trávení vnější. Mycelium (vláknité tělo houby) uvolňuje enzymy do prostředí a poté absorbuje lyžovaný substrát v téměř hotové formě.
| To je mimochodem jeden z důvodů rychlého a nebezpečného kažení potravinářských výrobků. Plíseň jednoduše sežere váš citron a stráví ho svým tělem. |
Forma má navíc velmi křehké tělo. Ano, mají malou pasivní ochranu v podobě chitinu jako součást stěny, ale je velmi propustná – jinak by vnější výživa byla obtížná. Proto jako kompenzaci vyvinuli jinou, aktivní obranu.
Aktivní obrana není jen útok na nepřítele tesáky a drápy. Kromě enzymů pro trávení se plíseň naučila produkovat i další látky – antibiotika.
| Antibiotika jsou látky, které mají schopnost nějakým způsobem zasahovat do růstu jiných živých organismů. Mohou to být toxiny, lytické enzymy, desikanty („sušiče“), stejně jako soli, prvky vzácných zemin a těžké kovy. Podle původu jsou antibiotika biologická a chemická a obě mohou být syntetická. Ve složení a třídě se antibiotika mohou také velmi lišit, stejně jako v místě a povaze účinku. |
Zevní trávení a vylučování antibiotik je pro nás největším nebezpečím. A pokud se ještě dokážete smířit s fermentací potravin, pak je hromadění jedů a toxinů mnohem větším problémem. Některá plísňová antibiotika mají navíc také karcinogenní a dokonce teratogenní vlastnosti. Abyste pochopili, o jakých hrůzách zde mluvíme, doporučujeme vám seznámit se s několika pojmy pod spoilerem.
– látka schopná v malých dávkách vzhledem k hmotnosti těla způsobit narušení života a vést k otravám, nemocem, jiným bolestivým stavům a smrti.
Toxin (řecky toxikos – jedovatý)
– jed biologického původu, který je zpravidla bílkovinné povahy. Rozmanitost a spektrum účinku toxinů je vzhledem k jejich složitému chemickému složení mnohem širší než u anorganických jedů. Řada toxinů má karcinogenní nebo teratogenní účinky.
Karcinogeneze (lat. kancerogeneze; rakovina – rakovina atd. – řecky geneze – vznik, vývoj), též onkogeneze – složitý patofyziologický proces vzniku a vývoje nádoru. Karcinogenní účinek – schopnost určitých látek, zejména toxinů, vyvolat a stimulovat rozvoj rakovinného nádoru, poškozujícího genetický aparát buňky.
Teratogeneze (řecké teras – bestie, nestvůra atd.)
– narušení embryonálního vývoje, způsobující fyzické abnormality a deformity způsobené teratogenními faktory – toxiny, chemikálie, ionizující záření atd.
Teratom je hrozný útvar, ve skutečnosti často nedostatečně vyvinuté dvojče. Vypadá to jako zuby, vlasy a dokonce i části těla náhodně umístěné v těle.
Plísňové toxiny se obvykle nazývají mykotoxiny a nemoci a otravy způsobené toxiny mykotoxikóza nebo toxikóza + název houby (například fusariotoxikóza – otrava houbami rod. Fusarium). Evolučně se houby „naučily“ vyrábět antibiotika, aby „vykouřily“ další houby a bakterie ze svého přirozeného prostředí. Antibiotika však mají často více účinků. Tedy to, co obvykle zabíjí plíseň, zabíjí jak pšenici, tak psa a člověka. K tomu se ale vrátíme později.
Fusarium trav – častý host obilí a hrachu a původce otravy chlebem. Růžová barva pochází ze sekundárních metabolitů, které často doprovázejí uvolňování toxinů. Foto autora.
Existuje mnoho mykotoxinů. Jeden druh houby může produkovat (produkovat) několik desítek a někdy i stovek typů toxických sloučenin. Současně může několik druhů nebo dokonce rodin hub produkovat stejný toxin.
Samotná rodina Fusarium produkuje fumonisiny (B1, B2, B3), trichotheceny typu A: T-2, HT-2, diacetoxyskirpenol (DAS); trichotheceny typu B: Deoxynivalenol (DON), Nivalenol, Fuzarenone-X, Trichothecin; trichoteceny typu C: Crotocol, Crotocin; trichoteceny typu D: verrukariny, roridiny; Zearalenon, Moniliformin, Fusarochromanon, Aurofusarion a další. Některé toxiny a místa jejich aplikace v těle zvířat jsou uvedeny v tabulce.
Kromě již zmíněného fusária lze za nebezpečné pro člověka považovat i mnohé další plísňové houby: Alternaria, penicily a aspergily, trichoderma aj. Autorská tabulka.
Mikromycety rodu střídat jsou klasifikovány jako méně agresivní a odolné patogeny ve srovnání s houbami rodu Fusarium. Nicméně, A.solani často se vyskytuje na bramborách a chráněných půdních plodinách: rajčata a jedlé houby, okurky, jablka, vždy přítomné na semenech rostlin. Se silným rozvojem mikromycet semena ztrácejí klíčivost a na rostlinách se objevují různé příznaky. Tato houba je však sama o sobě velmi slabá a svou přítomností se projevuje buď po sklizni a dlouhodobém skladování, nebo jako sekundární infekce při zasažení silnějším patogenem. Například jako součást komplexu onemocnění černá noha nebo skvrnitost listů.
Kolonie Alternaria solani, původce chorob zeleniny, vlevo je pohled zdola, vpravo pohled shora na čerstvou kolonii. Charakteristickým rysem Alternaria je tmavnutí hyf v průběhu času. Mladá houba je bílá, stará úplně zčerná a zůstanou jen konidiofory šedé. Foto autora.
Houby rodu Penicillium jsou široce rozšířeny a nacházejí se na různých místech – v půdě, na rostlinách, ve vzduchu, uvnitř, na potravinách, v mořích. Charakteristickým rysem hub rodu Penicillium je schopnost produkovat mykotoxiny jako sekundární metabolity, které mají silný antibiotický účinek, který inhibuje jiné kultury mikroorganismů, a jsou také silnými toxiny pro zvířata a lidi, způsobující selhání více orgánů (nefropatie, poškození do gastrointestinálního traktu, jater, nervového systému atd.).
V roce 2007 John Ingram Pitt, australský mykolog-mikrobiolog, specialista na rod. Penicillium, uvedl 9 mykotoxinů produkovaných penicily, potenciálně nejnebezpečnějších pro člověka a zvířata, mezi něž patří ochratoxin A a citrinin.
Spory Penicillium jsou vždy přítomny ve vzduchu, díky nimž se houba může náhle rozrůst i v nejčistší místnosti na jakékoli organické hmotě ponechané bez dozoru. Všudypřítomné spory jsou navíc tak houževnaté, že dokážou vyklíčit v ultrafialově sterilizované krabičce, stačí jen otevřít Petriho misku o něco víc, než je nutné.
Na šálku přemýšlivého studenta vyrašily supertěkavé a všudypřítomné spory. Foto autora.
Houby rodu Aspergillus – mají schopnost růst ve vysoce osmotickém prostředí (silné roztoky cukru, soli atd.). Některé druhy mohou infikovat lidi a jiná zvířata. Nejčastěji patogenními druhy jsou A. fumigatus и A. flavuskteré produkují aflatoxiny, což jsou jak toxiny, tak hepatokarcinogeny. Mohou kontaminovat potraviny, jako jsou ořechy, semena a zrna.
Běžnými původci různých alergických onemocnění jsou druhy A. fumigatus и A.clavatus. Jiné druhy jsou důležité jako patogeny plodin. Aspergillus produkuje aflatoxiny (B1, B2, M1, M2, G1, G2), ochratoxiny, patulin, kyselinu cyklopiazonovou, sterigmatocystin. Aspergillus navíc může způsobit řadu onemocnění u lidí i zvířat, a to nejen toxiny, ale i přímým parazitováním na kůži a sliznici plic.
Aspergillus není o nic méně běžná a houževnatá houba než Penicillium.
Plísně jsou extrémně odolné vůči vnějším vlivům a je téměř nemožné se jich úplně zbavit. Mikromyceta může být přítomna v různých potravinářských výrobcích, může růst i na živinově chudých médiích, například na zdech domů. Houby rodu Aspergillus obsažené v koření ze Srí Lanky a produktech z afrických zemí, rýži z Japonska, pšenici, žitu a kukuřici v evropských zemích, stejně jako pistácie, kávu a kakaové boby a sýr. Plísně poškozují krmiva pro hospodářská zvířata, sklady potravin, dřevěné bedny, papírové obaly, textil, oděvy, knihy a papíry v archivech, herbáře, muzejní sbírky hmyzu a vycpaných zvířat, ale i solné baterie, izolace drátů a malty.
Chutné, zdravé a vitální
Ale plíseň není jen nepřítel. V přírodě je vše v rovnováze a neexistují žádné jedinečně škodlivé a zlé organismy. Mnoho druhů plísní se tedy podílí na rozkladu organických zbytků – stromy, trávy, listy atd. – podílí se na tvorbě půdy a bahna. Produkcí antibiotik navíc houby „vyhánějí“ další mikroorganismy a také hmyz. Všechny negativní aspekty nastíněné v minulém díle se lidstvo nakonec naučilo využívat ve svůj prospěch.
Fermentace média houbami tedy umožnila vyrobit fermentované královské sýry – modré (Roquefort, Stilton, Cabrales, Gorgonzola, Bleu d’Auvergne, Danablue) a bílé (Camembert, Brie, Hamalouste a další). Kromě sýrů se plísní fermentují i některé druhy čajů, suché uzeniny (salámy), hrozny na výrobu některých vín (sauternes, trocaille) a dokonce i další houby.
Ne každý modrý sýr je královský a ne každá plíseň je jedlá.
Houba Penicillium roqueforti se do sýra vkládají speciálními kolíky a teprve po jeho vyzrání ze srážení mléka bakteriemi mléčného kvašení. A aby bakterie nezabily čerstvě zasetou houbu, sýr se často dodatečně dosolí. Pro využití jejích enzymů však není nutné houbu vysazovat. Biotechnologické společnosti se například již dlouho naučily vybírat nejproduktivnější kmeny, pěstovat plísně v průmyslovém měřítku a izolovat a čistit produkované enzymy.
Penicila a trichoderma se navíc používají k výrobě celulázy (enzymy, které rozkládají zbytky dřeva a rostlin a také papír při recyklaci), chitinázy (produkce lehce stravitelné a nezbytné v mikrobiologii a tvorba chitosanu z chitinu, tzv. výroba insekticidů) atd. d. Navíc asi 80 % veškeré kyseliny citrónové v obchodech je produktem biotechnologického pěstování aspergillus. aspergillus niger.
A. niger konidiofor. Tak se z nebezpečné parazitické houby stala jedna z nejužitečnějších v potravinářském průmyslu – výrobce kyseliny citronové.
Kromě enzymů pro potravinářský a chemický průmysl se houby přímo využívají k výrobě antibiotik. A to není vynález naší doby. Staří Egypťané a po nich Řekové používali výtažek z plísní k léčbě hnisavých ran. Ve staré Číně přinesli védisté aplikaci plesnivého chleba na rány a abscesy a ve středověku v boji proti parazitům předepisovali potírání tinkturou z plesnivého chleba namočeného ve vodě.
Arabští podkoní navíc používali plíseň na kožených sedlech k léčbě ran a mozolů u koní. Myslím, že stojí za to si připomenout historii penicilinu, i když to asi všichni naši čtenáři slyšeli, ale i tak stojí za zmínku krátce.
V roce 1897 francouzský vědec Ernest Duchene zjistil, že látky vylučované penicillium mohou zabíjet bakterii způsobující břišní tyfus, a dokonce to testoval na morčatech. Ale ani tato práce nebyla oceněna, stejně jako objev italského Bartolomea Gosia o produktu plísně kyseliny mykofenolové, která dokáže ničit antrax. Penicillium puberulus.
A článek Alexandra Fleminga, že plíseň náhodně zavlečená do kultury bakterií může mít antibiotický účinek, byl z velké části ignorován. Hlavní problémy nespočívaly v tom, že by vědci měli nějaké předsudky o užitečnosti plísní (ve skutečnosti tyto poznatky od středověku nikam nevymizely), ale v tom, že byly známy i toxické vlastnosti. A jak oddělit jednu látku od druhé bylo pro průmyslovou výrobu nejasné a obtížné.
Dnes se celá rodina penicilinových antibiotik, tetracyklinů, fluorochinolů, aminoglykosidů a mnoha dalších antibiotik vyrábí pomocí plísní a houbových bakterií (streptomycety a aktinomycety). Mikromycety lze mimo jiné využít i v biologické ochraně rostlin. Pokud je to jednodušší, tak jako biohnojivo.
Faktem je, že v půdě jsou vždy přítomny plísňové spory a bakterie, které při každé příležitosti kolonizují čerstvě vysazené rostliny, živí se jimi a kazí úrodu. A pokud jsou divoké rostliny člověka málo zajímavé, pak jsou zeleninové a obilné plodiny jinou záležitostí. I vánoční stromky ve školkách při hromadném pěstování jsou ohroženy infekcí.
V takových podmínkách je použití chemických pesticidů-fungicidů obtížné – vánoční stromky sice vydrží, ale zelenina s častým zpracováním a rychlým dozráváním (a nyní používají převážně rychle dozrávající plodiny) se nestihne zbavit zbytků pesticidů před sklizní a některé květiny velmi mění svou barvu a vzhled.
Zde opět vstupují do hry biotechnologové – na základě přirozených saprotrofních a symbiotických druhů plísní vytvářejících nové kmeny mikroorganismů. Získané vzorky jsou kontrolovány v sérii laboratorních a polních pokusů, zjišťují se stupeň jejich účinnosti proti patogenním organismům, bezpečnost pro rostlinu i jejího konzumenta a obecně užitečnost (např. některé houby produkují nejen antibiotika, ale i rostlinné růstové látky – fytohormony auxiny a gibereliny).
Zelená hmota – Trichoderma asperellum, bílá – Fusarium redolens и F. graminnearum. Fotografie je jen jedním z experimentů, které mají otestovat antibiotickou aktivitu nových kmenů trichoderma na likvidaci nebezpečných fuzárií. Kapka 0.1 ml kultivační tekutiny Trichoderma za méně než týden vytlačí Fusarium, které vysévalo celou misku až k okrajům misky. Za dva týdny byl uzarii úplně sežrán. Foto autora.
Protože se ale jedná o živý biologický produkt, musí výroba neustále kontrolovat kvalitu produktů a zda nevymizela antibiotická aktivita množené houby. Při výrobě jakékoli látky biologického původu jsou však problémy stejné – dokonce i při výrobě kyseliny citrónové.
Plíseň je tedy pro nás jak nebezpečná, otravuje naše jídlo, tak užitečná, protože působí jako výrobce léků a chemikálií. Dualismus, prostupující celou přírodou, v celé své kráse. Všechno nejlepší a nebojte se!
Tichonov I.V., Ruban E.A., Gryazneva T.N. Biotechnologie. // vyd. akad. RAAS Voronina E.S. Petrohrad: GIORD, 2008. 704 s.
Pidoplichko N. M. Houby-paraziti kulturních rostlin. – Kyjev: Naukova Dumka, 1977. T. 2. S. 46-47.
Higerovič L.A. Selekce antagonistických mikroorganismů k toxigenním houbám rodu Fusarium při silážování // Petrohrad, VIZR, 2020
Vogralik P. M. O houbách tvořících toxiny / Medicína a vzdělávání na Sibiři: elektronický časopis. – 2008. – č. 3. [elektronický zdroj] Režim přístupu: ngmu.ru/coso/mos/article/text_full.php?id=280 (přístup 08.09.2019).
Gautam, OP, Kalra DS, Bhatia KC, Chautan HV Fusarium Equiseti asociované mykotoxiny jako možná příčina onemocnění Degnala // Ann Nutr Aliment. 1977. č. 31 (4-6). R. 745-52.
Grenier B., Applegate TJ Modulace funkce střeva po požití mykotoxinu: Metaanalýza publikovaných experimentů na zvířatech. // Toxiny. 2013. č. 5. R. 396-430.
Marin S., Ramos AJ, Cano-Sancho G., Sanchis V. Mykotoxiny: Výskyt, toxikologie a hodnocení expozice. // Potravinová a chemická toxikologie. 2013 V. 60. S. 218-237.
- formy
- houby
- biologie
- mokrá biotechnologie
- biotechnologie
- život
- věda a technika
- Habr bez fanerozoika není Habr
