Pilz

ich Pilze
Wissenschaftliche Klassifikation
Domain: Eukaryoten Königreich: Pilze
Chytridiomycota Zygomycota Glomeromycota Schlauchpilz Basidiomycota Deuteromycota

Das Pilze (Singular Pilz ) sind ein Königreich von eukaryotisch Organismen . Sie sind heterotroph und verdauen ihre Nahrung extern, indem sie Nährstoffmoleküle in sich aufnehmen Zellen . Hefen, Schimmelpilze und Pilze sind Beispiele für Pilze. Die Filiale von Biologie Das Studium von Pilzen wird als Mykologie bezeichnet.

Pilze haben oft wichtige symbiotische Beziehungen mit anderen Organismen. Mykorrhiza-Symbiose zwischen Pflanzen und Pilze ist besonders wichtig; Über 90 % aller Pflanzenarten gehen eine Art Mykorrhiza-Beziehung mit Pilzen ein und sind zum Überleben auf diese Beziehung angewiesen. Pilze werden auch ausgiebig vom Menschen genutzt: Hefen sind verantwortlich für die Fermentation von Bier und brot , und die Pilzzucht und -sammlung ist in vielen Ländern eine große Industrie.

Pilze u Bakterien sind die primären Zersetzer von organischem Material in den meisten terrestrischen Ökosystemen.

Phylogenie und Klassifikation von Pilzen

Pilze wurden ursprünglich klassifiziert als Pflanzen , sie wurden jedoch seitdem getrennt, da sie heterotroph sind. Das bedeutet, dass sie ihren eigenen Kohlenstoff nicht durch fixieren Photosynthese , verwenden aber von anderen Organismen fixierten Kohlenstoff für den Stoffwechsel. Man nimmt an, dass Pilze jetzt enger mit ihnen verwandt sind Tiere als Pflanzen und werden mit Tieren in die monophyletische Gruppe der Opisthokonten gestellt. Für einen Großteil des Paläozoikums scheinen die Pilze aquatisch gewesen zu sein. Die ersten Landpilze tauchten wahrscheinlich in der Silur , gleich nachdem die ersten Landpflanzen erschienen, obwohl ihre Fossilien sind fragmentarisch. Pilze nehmen ihre Nahrung auf, während Tiere sie aufnehmen; Auch im Gegensatz zu Tieren haben die Zellen von Pilzen Zellwände. Aus diesen Gründen werden diese Organismen in ihr eigenes Reich gestellt, Pilze .

Die Pilze sind eine monophyletische Gruppe, was bedeutet, dass alle Pilzarten von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen. Die Monophylie der Pilze wurde durch wiederholte Tests der molekularen Phylogenetik bestätigt; Zu den gemeinsamen Vorfahrenmerkmalen gehören Chitinzellwände und Heterotrophie durch Absorption sowie andere gemeinsame Merkmale.

Die Taxonomie der Pilze befindet sich derzeit in einem rasanten Wandel, insbesondere aufgrund neuerer Arbeiten auf der Grundlage von DNA-Vergleichen, die häufig die Annahmen der älteren Klassifizierungssysteme auf den Kopf stellen. Auf den höheren taxonomischen Ebenen gibt es kein einheitliches, allgemein akzeptiertes System, und es gibt ständige Namensänderungen auf jeder Ebene, von der Art aufwärts. Websites wie Index Fungorum, ITIS und Wikispecies definieren bevorzugte aktuelle Namen (mit Querverweisen auf ältere Synonyme), stimmen jedoch nicht immer untereinander oder mit Namen in Wikipedia in seinen verschiedenen Sprachvarianten überein.

Arten von Pilzen

Die Hauptabteilungen (Stämme) von Pilzen werden hauptsächlich auf der Grundlage ihrer sexuellen Fortpflanzungsstrukturen klassifiziert. Derzeit werden fünf Abteilungen anerkannt:

• Die Chytridiomycota sind allgemein als Chytriden bekannt. Diese Pilze produzieren Zoosporen, die sich durch einfache Flagellen selbstständig durch flüssige Menstruation bewegen können.
• Die Zygomycota sind als Zygomyceten bekannt und vermehren sich sexuell mit Meiosporen, die als Zygosporen bezeichnet werden, und asexuell mit Sporangiosporen. Schwarzbrotschimmel ( Rhizopus stolonifer ) ist eine häufige Art, die zu dieser Gruppe gehört; ein anderer ist Pilobolus , der spezialisierte Strukturen mehrere Meter durch die Luft schießt. Medizinisch relevante Gattungen umfassen Mukor , Rhizomucor , und Rhizopus . Molekulare phylogenetische Untersuchungen haben gezeigt, dass die Zygomycota eine polyphyletische Gruppe sind.
• Mitglieder der Glomeromycota sind auch als arbuskuläre Mykorrhizapilze bekannt. Es wurde nur eine Art beobachtet, die Zygosporen bildet; alle anderen Arten vermehren sich nur ungeschlechtlich. Dies ist eine uralte Assoziation, deren Beweise bis vor 350 Millionen Jahren zurückreichen.
• Die Ascomycota, allgemein bekannt als Schlauchpilze oder Ascomyceten, bilden meiotische Sporen, sogenannte Ascosporen, die in einer speziellen sackartigen Struktur namens Ascus eingeschlossen sind. Diese Abteilung umfasst Morcheln, einige Pilze und Trüffel sowie Einzeller Hefen und viele Arten, die nur bei asexueller Fortpflanzung beobachtet wurden. Da die Produkte der Meiose im sackartigen Ascus zurückgehalten werden, wurden mehrere Schlauchpilze zur Aufklärung der Prinzipien der Genetik und Vererbung verwendet (z. Neurospora crassa ).
• Mitglieder der Basidiomycota, allgemein bekannt als Keulenpilze oder Basidiomyceten, produzieren Meiosporen, Basidiosporen genannt, auf keulenartigen Stielen, Basidien genannt. Zu dieser Gruppe gehören die am häufigsten vorkommenden Pilze sowie Rost- (Pilz-) und Brandpilze, die Hauptkrankheitserreger von Getreide sind.

Obwohl die Wasser- und Schleimpilze traditionell in das Königreich der Pilze eingeordnet wurden und diejenigen, die sie studieren, immer noch Mykologen genannt werden, sind sie keine echten Pilze. Im Gegensatz zu echten Pilzen haben Wasser- und Schleimpilze keine Zellwände aus Chitin. Im 5-Königreich-System werden sie derzeit im Königreich Protista platziert. Wasserformen stammen von Algen ab und befinden sich im Stamm Oomycota im Königreich Protista.

Struktur

Hyphen wie unter einem Baumstamm zu sehen

Pilze können einzellig oder mehrzellig sein. Vielzellige Pilze bestehen aus Netzwerken langer hohler Röhren, die Hyphen genannt werden. Die Hyphen aggregieren oft in einem dichten Netzwerk, das als Myzel bekannt ist. Das Myzel wächst durch das Medium, von dem sich der Pilz ernährt. Da Pilze in das Medium eingebettet sind, in dem sie wachsen, sind sie mit bloßem Auge oft nicht sichtbar.

Pilze, die in axenischer Kultur wachsen (Ascomyceten)

Obwohl Pilzen echte Organe fehlen, können sich die Mycelien von Ascomyceten und Basidiomyceten in komplexeren Fortpflanzungsstrukturen organisieren, die als Fruchtkörper oder Sporocarps bezeichnet werden, wenn die Bedingungen stimmen. „Pilz“ ist die gebräuchliche Bezeichnung für die oberirdischen Fruchtkörper vieler Pilzarten. Obwohl diese oberirdischen Strukturen für den Menschen am auffälligsten sind, machen sie nur einen kleinen Teil des gesamten Pilzkörpers aus. Einige Pilze bilden Rhizoide, das sind unterirdische wurzelähnliche Strukturen, die Halt geben und Nährstoffe vom Boden zum Rest des Myzels transportieren.

Ein Pilz der Art Armillaria ostoyae möglicherweise der größte Organismus auf dem Planeten. Es wurde im Malheur National Forest entdeckt Oregon , und sein unterirdisches Myzelnetzwerk bedeckt eine Fläche von 8,9 km² (2200 Acres). Ob es sich tatsächlich um einen individuellen Organismus handelt, ist umstritten: Einige Tests haben gezeigt, dass sie die gleiche genetische Ausstattung haben, aber dies schließt nicht aus, dass es sich um eine klonale Kolonie zahlreicher kleinerer Individuen handelt.

Reproduktion

Pilze an einem Zaunpfosten in der Nähe von Orosí, Costa Rica.

Pilze können sich sexuell oder asexuell vermehren. Bei der asexuellen Fortpflanzung sind die Nachkommen genetisch identisch mit dem „Eltern“-Organismus (sie sind Klone). Bei der sexuellen Fortpflanzung kommt es zu einer Vermischung des genetischen Materials, sodass die Nachkommen Merkmale beider Elternteile aufweisen. Viele Arten können beide Strategien zu unterschiedlichen Zeiten anwenden, während andere anscheinend streng sexuell oder streng asexuell sind. Bei einigen Pilzen der Gattung Glomeromycota und Ascomycota wurde keine sexuelle Fortpflanzung beobachtet. Diese werden allgemein als Fungi imperfecti oder Deuteromycota bezeichnet.

Hefen und andere einzellige Pilze können sich einfach vermehren, indem sie eine neue Zelle ausknospen oder „abkneifen“. Viele vielzellige Arten produzieren eine Vielzahl unterschiedlicher asexueller Sporen, die sich leicht verteilen lassen und widerstandsfähig gegen raue Umweltbedingungen sind. Wenn die Bedingungen stimmen, werden diese Sporen keimen und neue Lebensräume besiedeln.

Die sexuelle Fortpflanzung bei Pilzen unterscheidet sich etwas von der bei Tieren oder Pflanzen, und jede Pilzabteilung reproduziert sich mit unterschiedlichen Strategien. Pilze, von denen bekannt ist, dass sie sich sexuell vermehren, haben alle ein haploides Stadium und ein diploides Stadium in ihrem Lebenszyklus. Ascomycetes und Basidiomycetes durchlaufen ebenfalls ein dikaryotisches Stadium, in dem die von den beiden Elternteilen geerbten Kerne nicht sofort verschmelzen, sondern in den Hyphenzellen getrennt bleiben (siehe Heterokaryosen).

Bei Zygomyceten verschmelzen die haploiden Hyphen zweier kompatibler Individuen und bilden eine Zygote, die zu einer resistenten Zygospore wird. Wenn diese Zygospore keimt, durchläuft sie schnell eine Meiose, wodurch neue haploide Hyphen und asexuelle Sporangiosporen entstehen. Diese Sporangiosporen können dann verteilt werden und zu neuen genetisch identischen Individuen keimen, die jeweils ihre eigenen haploiden Hyphen produzieren. Wenn die Hyphen zweier kompatibler Individuen miteinander in Kontakt kommen, verschmelzen sie und erzeugen neue Zygosporen, wodurch der Zyklus abgeschlossen wird.

Wenn bei Ascomyceten kompatible haploide Hyphen miteinander verschmelzen, verschmelzen ihre Kerne nicht sofort. Die dikaryotischen Hyphen bilden Strukturen, die Asci genannt werden ( singen. ascus), bei der Karyogamie (Kernfusion) auftritt. Diese Asci sind in einem Ascocarp oder Fruchtkörper des Pilzes eingebettet. Auf die Karyogamie in den Asci folgt unmittelbar die Meiose und die Produktion von Ascosporen. Die Ascosporen werden verbreitet und keimen, um neues haploides Myzel zu bilden. Asexuelle Konidien können durch das haploide Myzel produziert werden. Viele Schlauchpilze scheinen die Fähigkeit verloren zu haben, sich sexuell zu vermehren und sich nur über Konidien zu vermehren.

Die sexuelle Fortpflanzung bei Basidiomyceten ähnelt der von Ascomyceten. Sexuell kompatible haploide Hyphen verschmelzen zu einem dikaryotischen Myzel. Dies führt zur Produktion eines Basidiokarps. Die bekanntesten Basidiocarps sind Pilze, aber sie können auch viele andere Formen annehmen. Keulenartige Strukturen, die als Basidien bekannt sind, erzeugen nach Karyogamie und Meiose haploide Basidiosporen. Diese Basidiosporen keimen dann, um neue haploide Mycelien zu produzieren.

Ökologische Rolle

Polyporen, die auf einem Baum in Borneo wachsen

Obwohl oft unscheinbar, treten Pilze in jeder Umgebung auf Erde und spielen in den meisten Ökosystemen eine sehr wichtige Rolle. Zusammen mit Bakterien sind Pilze die Hauptzersetzer in den meisten terrestrischen (und einigen aquatischen) Ökosystemen und spielen daher eine entscheidende Rolle in biogeochemischen Kreisläufen und in vielen Nahrungsnetzen.

Viele Pilze sind wichtig als Partner in symbiotischen Beziehungen mit anderen Organismen, als Mutualisten, Parasiten oder Kommensalisten, sowie in symbiotischen Beziehungen, die nicht genau in eine dieser Kategorien fallen. Eine der wichtigsten dieser Beziehungen sind verschiedene Arten von Mykorrhiza, eine Art gegenseitige Beziehung zwischen Pilzen und Pflanzen, bei der die Wurzeln der Pflanze eng mit Pilzhyphen und anderen Strukturen verbunden sind. Die Pflanze spendet dem Pilz Zucker und andere Kohlenhydrate, die sie durch Photosynthese herstellt, während der Pilz Wasser und Mineralstoffe spendet, die das Hyphennetzwerk viel effizienter finden kann als die Pflanzenwurzeln allein Phosphor . Die Pilze schützen auch vor Krankheiten und Krankheitserregern und bieten der Pflanze weitere Vorteile. Kürzlich wurde festgestellt, dass Pflanzen Mykorrhiza verwenden, um Kohlenhydrate und andere Nährstoffe an andere Pflanzen in derselben Gemeinschaft zu liefern, und in einigen Fällen können Pflanzenarten, die sich normalerweise gegenseitig ausschließen würden, in der Lage sein, in derselben Pflanzengemeinschaft zu koexistieren. Solche Mykorrhiza-Gemeinschaften werden 'gemeinsame Mykorrhiza-Netzwerke' genannt. Über 90 % der Pflanzenarten auf der Erde sind auf Mykorrhizae der einen oder anderen Art angewiesen, um zu überleben, und es wird die Hypothese aufgestellt, dass das Vorhandensein von terrestrischen Pilzen notwendig gewesen sein könnte, damit die ersten Pflanzen Land besiedeln konnten.

Flechten entstehen durch eine symbiotische Beziehung zwischen Algen oder Cyanobakterien (in Flechten als 'Photobionten' bezeichnet) und Pilzen (meist Ascomyceten verschiedener Art und wenige Basidiomyceten), bei der einzelne Photobiontenzellen in einen Komplex aus Pilzgewebe eingebettet sind. Wie bei Mykorrhizen liefert der Photobiont Zucker und andere Kohlenhydrate, während der Pilz Mineralien und Wasser bereitstellt. Die Funktionen beider symbiotischer Organismen sind so eng miteinander verflochten, dass sie fast wie ein einziger Organismus funktionieren.

Bestimmte Insekten gehen auch wechselseitige Beziehungen mit verschiedenen Arten von Pilzen ein. Mehrere Ameisengruppen kultivieren verschiedene Pilze in den Agaricales als Hauptnahrungsquelle, während Ambrosia-Käfer verschiedene Arten von Pilzen in der Rinde von Bäumen kultivieren, die sie befallen.

Einige Pilze sind Parasiten auf Pflanzen, Tieren (einschließlich Menschen ) und sogar andere Pilze. Pathogene Pilze sind für zahlreiche Krankheiten verantwortlich, wie Fußpilz und Scherpilzflechte beim Menschen und Ulmensterben bei Pflanzen. Einige Pilze sind Feinde von Nematoden, die sie mit einer Reihe von Vorrichtungen wie Einschnürringen oder Klebenetzen fangen.

Menschliche Verwendung von Pilzen

Pilze haben eine lange Geschichte der Verwendung durch den Menschen. Viele Arten von Pilzen und anderen Pilzen werden gegessen, darunter Champignons, Shiitake-Pilze und Austernpilze. Natürlich sind viele Pilzarten giftig und jedes Jahr für zahlreiche Krankheits- und Todesfälle verantwortlich. Eine Art einzelliger Pilz namens Hefe wird beim Backen verwendet brot und zum Fermentieren von alkoholischen Getränken, während Myzelpilze zur Herstellung von Shoyu (Sojasauce) und Tempeh verwendet werden. Pilze werden auch zur Herstellung von Industriechemikalien wie Milchsäure, Antibiotika und sogar zur Herstellung von Stonewashed-Jeans verwendet. Einige Arten von Pilzen werden wegen ihrer psychedelischen Eigenschaften eingenommen, sowohl in der Freizeit als auch aus religiösen Gründen (siehe Hauptartikel, Psychedelischer Pilz ).

Essbare und giftige Pilze

Einige der bekanntesten Pilzarten sind die essbaren und giftigen Pilze. Viele Arten werden kommerziell gezüchtet, andere müssen wild geerntet werden. Champignons ( Agaricus bisporus ) sind die am häufigsten gegessenen Arten, die in Salaten, Suppen und vielen anderen Gerichten verwendet werden. Portobello-Pilze sind die gleiche Art, dürfen aber viel größer werden. Andere kommerziell angebaute Pilze, die im Westen an Popularität gewonnen haben und oft frisch in Lebensmittelgeschäften erhältlich sind, sind Strohpilze ( Volvariella volvacea ), Auster Pilze ( Pleurotus ostreatus ), Shiitake ( Lentinula edodes ) und Enokitake ( Flammulina spp.).

Stilton-Käse geädert mit Roquefort-Pinsel

Es gibt viele weitere Pilzarten, die für den persönlichen Verzehr oder den kommerziellen Verkauf aus der Wildnis geerntet werden. Milchpilze, Morcheln, Pfifferlinge, Trüffel, schwarze Trompeten und Steinpilze (auch Königspilze genannt) erzielen auf dem Markt alle einen hohen Preis. Sie werden oft in Gourmetgerichten verwendet.

Es ist auch eine gängige Praxis, das Wachstum bestimmter Schimmelpilzarten in bestimmten Käsesorten zuzulassen, die ihnen ihren einzigartigen Geschmack verleihen. Dieser Schimmelpilz ist ungiftig und für den menschlichen Verzehr unbedenklich. Dies erklärt die blaue Farbe von Käsesorten wie Roquefort oder Stilton.

Todesmütze, Amanita phalloides

Hunderte von Pilzarten sind für den Menschen giftig und verursachen alles von Magenverstimmungen über Halluzinationen bis hin zum Tod. Einige der tödlichsten gehören zur Gattung Amanita , einschließlich A. Virosa (der 'zerstörende Engel') und A. phalloides (die 'Todeskappe'). Magenkrämpfe, Erbrechen und Durchfall treten normalerweise innerhalb von 6-24 Stunden nach der Einnahme dieser Pilze auf, gefolgt von einer kurzen Remissionsphase (normalerweise 1-2 Tage). Patienten erscheinen zu diesem Zeitpunkt oft nicht zur Behandlung, weil sie davon ausgehen, dass sie sich erholt haben. Leber- und Nierenversagen führt jedoch unbehandelt innerhalb von 2-4 Wochen zum Tod. Es gibt kein Gegenmittel für die Toxine in diesen Pilzen, aber eine Nierendialyse und die Verabreichung von Kortikosteroiden können helfen. In schweren Fällen kann eine Lebertransplantation erforderlich sein (Kaminstein 2002). Es ist schwierig, einen 'sicheren' Pilz ohne entsprechende Ausbildung und Wissen zu identifizieren, daher wird oft empfohlen, anzunehmen, dass ein Pilz in freier Wildbahn giftig ist, und ihn in Ruhe zu lassen.

Fliegenpilze ( A. muscaria ) sind ebenfalls für eine Vielzahl von Vergiftungen verantwortlich, die jedoch selten zum Tod führen. Die häufigsten Symptome sind Übelkeit und Erbrechen, Benommenheit und Halluzinationen. Tatsächlich wird diese Art aufgrund ihrer halluzinogenen Eigenschaften rituell und in der Freizeit verwendet. Bei längerer Einnahme (regelmäßig über mehr als sechs Monate) kann es bei dieser Art jedoch zu einem vorübergehenden Sehverlust kommen, der mehrere Minuten bis zu einer Stunde dauern kann.

Pilze in der biologischen Bekämpfung von Schädlingen

Viele Pilze konkurrieren mit anderen Organismen oder infizieren diese direkt. Einige dieser Pilze gelten als nützlich, weil sie die Populationen schädlicher Organismen wie Schadinsekten, Milben, Unkraut , Nematoden und andere Pilze, wie solche, die Pflanzen töten. Es besteht großes Interesse an der Manipulation dieser nützlichen Pilze zur biologischen Bekämpfung von Schädlingen. Einige dieser Pilze können als Biopestizide verwendet werden, wie diejenigen, die Insekten töten (entomopathogene Pilze). Spezifische Beispiele für Pilze, die als Bioinsektizide entwickelt wurden, sind Beauveria bassiana , Metarhizium anisopliae , Hirsutella, Paecilomyces fumosoroseus , und Verticillium lecanii (= Lecanicillium lecanii ).