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terça-feira, 22 de janeiro de 2008

Reino Fungi

Qual será o maior organismo do planeta? Uma baleia? Uma árvore? Na realidade, alguns dos maiores organismos vivos do planeta são fungos. Um deles, do género Armillariella que vive no estado americano do Michigan, cobre uma área de 160000 m2. O seu efeito sobre as plantas é visível do ar mas pouco se percebe ao nível do solo, pois apenas se notam grupos de cogumelos espalhados pela zona. A maior parte do corpo do fungo cresce sob o solo e é composto por filamentos microscópicos, apesar de na totalidade pesar tanto como uma baleia azul.

Estudos moleculares mostram que este fungo gigante é um único organismo ou, quando muito, vários igualmente enormes que resultaram do primeiro por fragmentação. No entanto, a maioria dos fungos não é tão grande, como os vulgares bolores e cogumelos, chegando mesmo a ser microscópicos, como as leveduras.

Durante muito tempo os fungos foram considerados plantas, mas actualmente sabe-se que eles são tão diferentes das plantas como dos animais, merecendo, por isso, o seu próprio reino – Reino Fungi.

Os fungos são um importante grupo de organismos, conhecendo-se mais de 77000 espécies, a maioria das quais terrestres. Pensa-se que deverão existir tantas espécies de fungos como de plantas, mas a maioria não terá sido ainda descrita.

A origem destes organismos não é bem conhecida, assumindo-se que existem ancestrais do tipo protista, embora actualmente estes não sejam reconhecíveis. O fóssil mais antigo de um organismo semelhante a um fungo data de há 900 M.a. mas apenas há 600 M.a. se pode identificar com toda a certeza um fungo no registo fóssil.

Apesar de os fósseis de fungos não serem invulgares, não têm recebido grande atenção por parte dos paleontólogos. Tendem a ser microscópicos, com um reduzido número a apresentar corpos frutíferos do tipo cogumelo. Os fósseis de fungos são frequentemente impossíveis de identificar pois não temos a informação sobre a sua ecologia ou a sua reprodução, crucial para a moderna taxonomia dos fungos.

Estudos recentes realizados em material bem preservado contribuíram muito para o nosso conhecimento dos fungos fósseis. Observações microscópicas de fósseis do Devónico mostraram que já nessa época os fungos e as plantas formavam relações simbióticas. De facto, todos os quatro grupos filos modernos de fungos foram identificados em estratos do Devónico, demonstrando que estes colonizaram a terra e iniciaram a sua diversificação muito antes de os primeiro vertebrados saírem do mar.

Os fungos, tal como as bactérias e alguns protistas, são os decompositores da biosfera, sendo a sua função tão primordial como a dos produtores. A decomposição liberta dióxido de carbono para a atmosfera, bem compostos azotados ao solo, onde podem ser novamente utilizados pelas plantas e, eventualmente, pelos animais.

Estima-se que os 20 cm superiores do solo fértil contêm mais de 5 toneladas de fungos e bactérias, por hectare. Existem mesmo cerca de 500 espécies de fungos marinhos, onde realizam a mesma função que os seus congéneres terrestres.

Tal como para os reinos anteriormente estudados, a caracterização dos organismos pertencentes ao reino Fungi será feita com base na sua estrutura corporal, nutrição, reprodução e importância ecológica.

Estrutura corporal dos fungos

Os fungos são organismos eucariontes, maioritariamente multicelulares, embora alguns possam ser unicelulares (leveduras).

Todos os fungos são heterotróficos, não podendo fabricar matéria orgânica a partir de carbono inorgânico pois não apresentam pigmentos fotossintéticos, e são essencialmente terrestres, alimentando-se por absorção. Muitos são saprófitos, absorvendo nutrientes a partir de matéria orgânica morta, outros são parasitas, absorvendo nutrientes de hospedeiros vivos. Outros, ainda, preferem vivem em simbiose com outros organismos vivos.

São imóveis, apenas num filo existem células com flagelos (esporos ou gâmetas), facto que conduziu sua inclusão no reino das plantas, no tempo de Lineu, e actualmente considerados por muitos autores como protistas. Todos formam esporos, embora se possam reproduzir sexuadamente de formas variadas.

Estes critérios permitem-nos distingui-los de uma série de protistas semelhantes a fungos: os “fungos filamentosos” alimentam-se por fagocitose e não por absorção e alguns deles têm células flageladas e parede celular com celulose em vez de quitina (Oomycota).

A diferenciação somática é mínima ou mesmo nula mas existe diferenciação dos tecidos reprodutores. Os fungos unicelulares, independentemente do filo onde são incluídos, são colectivamente designados leveduras. No entanto, na sua maioria, os fungos não são unicelulares, embora possa ser questionado o facto de merecerem a designação de multicelulares.

Os fungos multicelulares são formados por uma rede – micélio - de filamentos, formados por células alinhadas topo a topo, ramificados – hifas -, que podem ser septados ou asseptados.

A estrutura em micélio confere aos fungos uma elevada relação área/volume, facilitando a aquisição de alimento, pois esta estrutura rapidamente se estende em todas as direcções sobre o alimento, podendo crescer mais de um quilómetro por dia, no total, e afastar-se mais de 30 metros do local de inicio do crescimento. Por este motivo, um fungo tem um importante efeito no meio, nomeadamente na degradação de substrato e na acumulação de partículas.

O crescimento das hifas ocorre apenas nas extremidades, podendo as zonas mais antigas estar livres de conteúdo citoplasmático.

As hifas septadas têm paredes – septos – a separar os compartimentos celulares entre si. Os septos não são, no entanto, completos, existem poros que permitem a comunicação, e mesmo o movimento de organitos, entre os citoplasmas adjacentes. Este tipo de hifa pode apresentar um único núcleo por compartimento – monocariótica – ou dois núcleos por compartimento – dicariótica.
Micélio com hifas não septadas ou cenocíticas (acima) e micélio com hifas septadas (abaixo)

As hifas asseptadas são sempre multinucleadas, encontrando-se os núcleos, centenas ou mesmo milhares, dispersos numa estrutura cenocítica ou sincícial. Esta estrutura resulta da divisão contínua do núcleo, sem citocinese.

Estrutura química da quitina

Todos os fungos apresentam parede celular, pelo menos em algum estádio do seu ciclo de vida. Esta parede, outro argumento a favor da sua anterior inclusão no reino das plantas, tem, geralmente, características bem diferentes das vegetais, pois apresenta quitina, polissacarídeo presente na carapaça de muitos animais, o que lhe confere elevada rigidez e maior resistência à degradação microbiana.

Existem espécies de fungos, no entanto, que apresentam parede celular de celulose.

A presença da parede impede-os de realizar fagocitose, logo alimentam-se por absorção, libertando enzimas hidrolíticas para o exterior do corpo e absorvendo os nutrientes sob a forma já digerida.

Esta situação permite entender melhor porque motivo os fungos apresentam corpo sob a forma de micélio, pois sem esta estrutura não teriam uma relação área/volume suficientemente elevada para se alimentar eficazmente.

Os fungos são altamente tolerantes a ambientes hostis, sendo alguns mais resistentes a ambiente hipertónicos que as bactérias (fungos são capazes de crescer num frasco de doce no frigorífico, onde não cresceriam bactérias). Resistem igualmente a grandes amplitudes térmicas, tolerando temperaturas de –6ºC a 50ºC ou mais, dependendo da espécie.


Classificação dos fungos de acordo com a fonte de alimentos

O modo de alimentação, associado à fonte de nutrientes, dos fungos permite separá-los em quatro grupos principais:
  • Fungos saprófitos – fungos que vivem sobre matéria orgânica morta, criando estruturas reprodutoras a partir do micélio. São de grande importância nos ecossistemas pois são decompositores, reciclando os elementos químicos vitais, como por exemplo carbono, azoto, fósforo, entre outros.

No entanto, esta capacidade de decomposição dos fungos pode ser um problema para o Homem, pois existem fungos capazes de destruir as culturas, os alimentos, roupas, navios e mesmo certos tipos de plástico. A melhor maneira de proteger de fungos qualquer material é mante-lo num meio o mais seco possível;

  • Fungos simbiontes – fungos que estabelecem relações simbióticas com seres autotróficos, tornando-os mais eficientes na colonização de habitats pouco hospitaleiros.
Líquen em corte transversal com cores artificiais
Líquen em corte transversal com cores artificiais

São disso exemplo os líquenes. Neste caso, as células autotróficas (de clorófitas ou de cianobactérias) ficam protegidas por uma camada de hifas, que forma quase uma epiderme. Dado que a alga não se pode deslocar, o fungo fornece-lhe os nutrientes minerais de que necessita para a fotossíntese e protege-a das alterações ambientais, recebendo em troca compostos orgânicos.

Esta parceria invulgar permite aos líquenes sobreviver em locais inóspitos, constituindo a primeira comunidade a aí se fixar, abrindo caminho para seres mais exigentes. Líquenes com cianobactérias teriam sido os primeiros organismos multicelulares a colonizar o meio terrestre, incluindo no solo compostos azotados.

Outra importante associação simbiótica dos fungos são as micorrizas, associações entre as hifas e as raízes de árvores. Calcula-se que cerca de 90% das árvores de grande porte tenham micorrizas, sendo inclusivé encontradas no registo fóssil. Este facto leva os cientistas a concluir que as micorrizas podem ter tido um importante papel na colonização do meio terrestre pelas plantas.

O fungo recebe da planta nutrientes orgânicos e fornece nutrientes minerais como o fósforo, cobre, zinco, água, etc. As micorrizas também ajudam na protecção das raízes contra infecções por parte de outros microrganismos do solo.

As micorrizas podem ser de dois tipos principais:

Endomicorriza
  • Endomicorrizas – de longe as mais comuns, ocorrem em cerca de 80% das plantas vasculares, principalmente nos trópicos, onde os solos pobres e carregados positivamente impedem uma fácil absorção de fosfatos pelas raízes das plantas. As hifas penetram na raiz e mesmo nas células vegetais, facilitando a absorção de nutrientes minerais. Estas associações não são específicas, existindo mais de 200 espécies de fungos em todo o mundo que formam endomicorrizas com os mais variados organismos vegetais;
Raiz de árvore rodeada pela ectomicorriza
  • Ectomicorrizas – características de certos grupos específicos de árvores ou arbustos de zonas temperadas, como as faias, carvalhos, eucaliptos e pinheiros.

As hifas formam um invólucro em torno das células das raízes, nunca as penetrando, mas aumentando enormemente a área de absorção, o que, aparentemente, as torna mais resistentes ás rigorosas condições de seca e baixas temperaturas e prolonga a vida das raízes.

As ectomicorrizas desempenham o papel dos pelos radiculares, ausentes nestas circunstâncias. Neste caso, parece existir um elevado grau de especificidade nestas relações simbióticas, estando mais de 5000 espécies de fungos, principalmente cogumelos, envolvidas na formação de ectomicorrizas;

  • Fungos parasitas – fungos que retiram o alimento do corpo dos hospedeiros, prejudicando-os e causando-lhes doenças. Alguns são parasitas de protozoários, plantas e animais.

Os fungos parasitas geralmente não matam o hospedeiro mas limitam grandemente o seu crescimento. No caso de fungos parasitas de plantas, o esporo desenvolve-se à superfície da folha, penetrando pelo estoma e formando expansões designadas haustórios, através dos quais retira o alimento de que necessita dos citoplasmas vegetais;

  • Fungos predadores – estes estranhos fungos capturam e alimentam-se de pequenos animais vivos (nemátodos) que vivem no solo. As hifas destes fungos segregam substâncias anestésicas que imobilizam estes animais, após o que envolvem o seu corpo com o micélio e o digerem.

Outras espécies de fungos predadores capturam os nemátodos com o auxílio de verdadeiras armadilhas formadas por argolas de hifas, que, quando estimuladas pela passagem do animal, aumentam de tamanho em cerca de 0,1 segundos, aprisionando-o, sendo de seguida digerido.

Armadilha de um fungo predador a um nemátodo de vida livre (M.E.V.) Hifas de fungos predadores rodeando um nemátodo de vida livre






Os processos nucleares, mitose e meiose, que estão por trás dos dois tipos de reprodução apresentam importantes diferenças nos fungos:

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membrana nuclear permanece durante todo o processo de divisão nuclear, sofrendo uma constrição mediana na separação dos núcleos-filhos;
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fuso acromático forma-se no interior da membrana nuclear;
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centríolos não estão presentes, embora existam organizadores de fibrilas, sem, no entanto, a estrutura (9x2)+2 típica dos eucariontes.

Todos estes mecanismos nucleares estranhos confirmam o facto que os fungos não têm relação directa com nenhum outro tipo de eucarionte actual, merecendo o seu próprio reino.


A grande maioria dos fungos apresenta dois tipos de reprodução:

  • Reprodução assexuada – este tipo de reprodução ocorre através fenómenos mitóticos de fragmentação do micélio, gemiparidade em fungos unicelulares, como as leveduras, ou esporulação, o método mais usual em fungos multicelulares. A esporulação implica a existência de estruturas especializadas na produção de esporos, formadas por hifas verticais, mais ou menos compactadas e separadas por septos do restante micélio – esporangióforos ou conidióforos.

Os esporos imóveis, células de parede espessa especializadas na dispersão, são produzidos aos milhões e transportados pelo vento, até atingirem um substrato favorável, onde se desenvolvem num novo micélio. Estes esporos são geralmente libertados “explosivamente” e podem permanecer viáveis durante longos períodos de tempo. Existem, igualmente, esporos mucilaginosos, de parede fina e envoltos por uma substância pegajosa que lhes permite aderir ao corpo de outros organismos, que os espalham meio;

Leveduras em gemulação Esporangióforo (hifa vertical produtora de esporos endogeneamente) Conidióforo de Penicillium sp
Zigósporo, esporo sexuado de parede espessa
  • Reprodução sexuada – tal como sempre acontece, este tipo de reprodução, devido ao elevado investimento que exige dos organismos, ocorre em condições desfavoráveis, apenas quando se pretende aumentar a variabilidade através da meiose.

Nos fungos predomina a haplofase, apenas existindo núcleos diplóides em etapas da reprodução sexuada. A reprodução sexuada designa-se conjugação, e ocorre entre dois micélios diferentes, estirpe + e estirpe -. Duas hifas crescem em direcção uma á outra, transportando um núcleo na sua extremidade. Quando estas se tocam, as paredes são dissolvidas por enzimas e formam-se septos, que isolam os núcleos nas extremidades, originando gametângios. A fusão dos núcleos – gâmetas – origina uma célula diplóide – zigoto -, que irá desenvolver uma espessa parede de protecção – zigósporo.

Em condições favoráveis, este esporo sexuado sofre meiose e origina um novo micélio haplóide. Deste modo, os fungos apresentam um ciclo de vida haplonte, com meiose pós-zigótica.


Importância ecológica dos fungos

Os fungos são utilizados em diversas industrias humanas, nomeadamente a panificação, cervejeira, farmacêutica e alimentar, entre outras. O fabrico da cerveja implica a sacarificação do amido da cevada – germinação, secagem e fervura -, e a sua fermentação – inoculação com Sacharomyces cerevisae, com produção de álcool e CO2. O fabrico do vinho implica a fermentação directa de açúcares solúveis por Sacharomyces ellipsoideus.

No fabrico do pão, o CO2 produzido pela fermentação realizada por Sacharomyces cerevisae, provoca o aumento de volume e a leveza, características do pão. No fabrico do queijo são usadas diversas espécies do género Penicillium, o qual também produz o antibiótico penicilina. Outro importante antibiótico usado na actualidade é a ciclosporina, a “droga maravilhosa” como foi designada. Esta substância foi isolada a partir de um fungo do solo Tolypocladium inflatum, e reprime as reacções imunológicas que causam a rejeição de órgãos transplantados.

Fungos do género Amanitas, um dos cogumelos mais venenosos para o Homem, apesar de fazerem parte de numerosos contos infantis

Os fungos que servem directamente de alimento, os cogumelos, podem ser cultivados ou selvagens, mas deve sempre existir grande cuidado na sua escolha pois alguns são extremamente venenosos. Os cogumelos do género Agaricus, cultivados em estufas, são os mais vulgares na mesa humana, mas os mais apreciados são as trufas. Estes formam micorrizas e a sua estrutura reprodutora liberta um odor forte, atraindo insectos e vertebrados (porcos e cães, por exemplo).

Os fungos produzem, também, numerosos metabolitos utilizados pelas industrias humanas, nomeadamente enzimas, ácidos, insecticidas e fungicidas.

No entanto, apesar de todas estas associações vantajosas para o Homem, os fungos podem provocar enormes devastações, bastando referir que cerca de 30 a 40% das culturas agrícolas anuais da Terra são destruídas por fungos.

O fungo responsável pelo míldio da batateira, Phytophora infestans, provocou a fome na Irlanda no século XIX. O foco teve origem em batata de semente importada da América. O alastramento rápido demonstra a capacidade de produção de esporos assexuados destes organismos.

Em condições naturais, os organismos estão em equilíbrio com os seus predadores e infestantes mas o cultivo intensivo de uma dada espécie aumenta exponencialmente a probabilidade de contágio, podendo levar a grandes devastações por acção de pragas. Os fungos estão em todo o lado, mas nem sempre dão origem a doenças , pois as infecções micóticas são oportunistas, ocorrem em situações de desequilíbrio, como quando o organismo já se encontra doente por outras causas.

As micoses são extremamente difíceis de tratar pois os fungos são organismos eucarióticos logo a maioria dos antibióticos eficazes também afectariam as células humanas.

Os antimicóticos mais eficazes agem sobre lípidos da membrana exclusivos dos fungos, como o ergosterol, cuja estrutura é semelhante á do colesterol, que existe nas membranas animais. Estes antibióticos são, eles próprios, produzidos por fungos, como os pertencentes aos géneros Streptomyces e Actinomyces.

O ergotismo é uma doença provocada pelo fungo Claviceps purpurea, que infecta os grãos de cereais. Quando esses grãos são usados no fabrico de pão são libertados os alcalóides produzidos pelo fungo (mais de 20 tipos diferentes, mas todos com uma estrutura química semelhante ao LSD), induzindo vasoconstrição, gangrena dos membros, aborto, loucura, cancro e morte.

Esta situação é classificada como uma micotoxicose – envenenamento provocado por ingestão de alimentos contaminados por fungos. O micetismo é o envenenamento por ingestão de cogumelos venenosos.

Fonte: Simbiotica


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