MIKOLOĢIJA: VĒSTURE, TĀS IZPĒTE UN NOZARES - BIOLOĢIJA - 2025

Mikoloģija ir disciplīna, kas atbild par pētījumu sēņu dažādos aspektos. Šiem organismiem ir bijusi liela nozīme cilvēkiem kopš aizvēstures laikiem. Tās pirmsākumi meklējami Senajā Grieķijā, kad sēnes klasificēja kā augus. Vēlāk, 18. un 19. gadsimtā, tika likti pamati šai disciplīnai.

Itālis Pier Antonio Micheli (1679-1737) tiek uzskatīts par mūsdienu mikoloģijas pamatlicēju. Šis autors apliecināja reproduktīvo struktūru nozīmi sēnīšu klasifikācijā.

Vēlāk zviedrs Elias Fries (1794-1878) ierosināja pašlaik izmantoto sēņu nomenklatūras pamatus. Pēc tam mikoloģiju audzināja tādas disciplīnas kā mikroskopija, molekulārā ģenētika un genomika.

Mikoloģijai ir vairākas nozares, starp kurām izceļas taksonomija un filoģenēze, kā arī bioķīmija un šūnu bioloģija. Tiek apskatīta arī medicīnas, rūpniecības, lauksaimniecības mikoloģijas un fitopatoloģijas joma.

Jaunākie sistemātikas pētījumi ietver genomikas izmantošanu, lai iegūtu informāciju par dažu grupu radniecību. Rūpniecības jomā pētījumi ir vērsti uz biodegvielas ražošanu no sēņu aktivitātes.

Vēsture

Aizvēsturiskās civilizācijas

Kopš paleolīta ir arheoloģiskas atsauces uz sēņu izmantošanu. Tiek uzskatīts, ka dažas ēdamās sēnes tika novāktas lietošanai uzturā. Tāpat atrastas gleznas, kurās attēlotas sēnes.

Āfrikā ir atrasti pierādījumi par halucinogēnu sēņu izmantošanu civilizācijās, kuras apdzīvoja Sahāras tuksnesi. Arī Eiropā ir dati par sugas Fomes fomento izmantošanu kā daļu no uguns, kas tiek izmantota ugunsgrēku izcelšanai.

Ir dati par sēņu izmantošanu Meksikas un Gvatemalas maiju kultūrās. Šo kultūru maģiski-reliģiskajos rituālos tika izmantotas dažādas sēnes ar halucinogēnām īpašībām.

Senā Roma un Grieķija

Imperiālajā Romā ēdamās sēnes tika augstu vērtētas un uzskatītas par karalisko ēdienu. Tos izmantoja arī kā indi, lai slepkavotu svarīgus cilvēkus. Daži no šo nāves simptomu aprakstiem liek domāt, ka tos izraisīja Amanita phalloides suga.

Tomēr mikoloģijas pamati sāk samierināties ar lielajiem Senās Grieķijas dabaszinātniekiem. Pirmā atsauce uz tās kultivēšanu ir atrodama grieķu Athenaeus darbā Aleksandrijā (2.-3. Gadsimtā pirms mūsu ēras).

Pirmais, kas definēja sēnītes, bija filozofs Teofrastus (372.-288. Gadā pirms mūsu ēras), kurš norādīja, ka tie ir "nepilnīgi augi, bez saknēm, lapām, ziediem vai augļiem". Theophrastus aprakstīja četrus sēņu veidus, kas mūsdienās joprojām tiek grupēti dažādās ģimenēs.

Vēl vienu ieguldījumu mikoloģijā dod Dioscorides savā darbā "Della Materia Medica", kur viņš apraksta dažu sēņu toksiskās īpašības. Tāpat viņš pirmais aprakstīja agarās sēnes (sēņu veidu), kuras plaši izmantoja medicīniskiem mērķiem.

Klaudijs Galens (grieķu ārsts) sēnes iedalīja trīs dažādās grupās: “bolités” (iespējams, pašreizējā Amanita caesaera), “porcini”, kas atrodas Boletus ģintī, un “Mykés”. Galēns norādīja, ka pirmās divas grupas ir ēdamas, bet pēdējā - toksiska un ļoti bīstama.

Visbeidzot, Plīnijs Vecākais savā darbā "Historis naturalis" norāda uz faktu, ka "baravikas" viegli sajaukt ar citām indīgajām sēnēm. Autore uzskatīja: ja šīs sēnes augtu vietās ar toksiskām vielām, tās varētu tās absorbēt.

Viduslaiki un renesanse

Viduslaikos mikoloģijā nebija lielu progresu, jo naturālisti sekoja tikai Dioskoridu un Plīnija darbiem. Šajā laikā Eiropā bija nopietnas problēmas ar rudzu audzēšanu melno graudu (Claviceps purpurea) uzbrukuma dēļ.

Vēlāk, renesanses laikā, daži zinātnieki sniedza nelielu ieguldījumu disciplīnā. Starp tiem mums ir Andrea Mattioli, kurš atbalstīja Plinio nepareizo pieeju indīgajām “porcini”.

Slavenais botāniķis Andrea Caesalpinio ierosināja sēnīšu klasifikāciju, pamatojoties galvenokārt uz dažām morfoloģiskajām īpašībām un dažādu sugu dažādiem lietojumiem.

XVIII gadsimts

Angļu botāniķis Džons Rajs sadalīja sēnes trīs grupās pēc to augšanas ieraduma (epigeal un subherranean) un morfoloģiskajām īpašībām. No savas puses Džozefs Turneforts (franču valoda) tos sadalīja septiņās grupās pēc morfoloģijas.

Pier Antonio Micheli. Avots: nezināms, nav noteikts. Wikimedia Commons

Mūsdienu mikoloģijas pamatlicējs tiek uzskatīts par itāļu Pier Antonio Micheli. Viņš ir vairāku atklājumu autors, kurus uzskata par fundamentāliem sēnīšu izpētē.

Viņš bija pirmais, kurš parādīja, ka reprodukcija notiek caur sporām, nevis spontāni, kā tika uzskatīts līdz šim.

Miķeli ierosinātā sēnīšu klasifikācijas sistēma, pamatojoties uz reproduktīvo struktūru, izveido četras klases. To uzskata par mākslīgu klasifikāciju, jo tajā tiek izmantotas mainīgas rakstzīmes tajā pašā grupā, piemēram, krāsa.

Kad šveicietis Carolus Linnaeus savā darbā “Systema Naturae” (1735) ierosināja binominālo nomenklatūru, viņš mainīja sugas nosaukšanas veidu. Linnaeus nesniedza lielu ieguldījumu mikoloģijā, bet viņa sistēma lika pamatus citiem pētniekiem.

XIX gadsimts

Šajā gadsimtā mikoloģija tika pilnībā atzīta par neatkarīgu disciplīnu no botānikas, galvenokārt pateicoties tam, ka Miheli noteiktie principi tika piemēroti sēņu pētīšanai.

Viens no slavenākajiem šī laika mikologiem ir Kristians Persons. Viņa darbs bija balstīts uz reproduktīvo struktūru analīzi, viņa galvenais darbs bija "Synopsis Methodica Fungorum" (1801).

Šis autors sēnītes iedalīja klasēs “angiocarpus” (sporas, kas nogatavojušās augļa iekšpusē) un “gymnocarpus” (sporas, kas nogatavojušās ārpus augļa ķermeņa). Viņš aprakstīja vairāk nekā divus tūkstošus sugu šajās divās lielajās grupās.

Eliass Frīss (zviedrs) tiek uzskatīts par vēl vienu no lielajiem mikologiem vēsturē. Šis autors publicēja vairāk nekā 26 zinātniskos darbus, kas tika uzskatīti par mūsdienu mikoloģijas pamatu.

Viņa galvenais darbs ir "Systema mycologicum" (1821), kur viņš ierosina klasifikāciju, pamatojoties uz filoģenēzes jēdzienu. Autora piedāvātie vārdi tika pieņemti par mikoloģiskās nomenklatūras pamatu Starptautiskajā botāniskajā kongresā Briselē (1910).

20. un 21. gadsimts

Mikoloģija guva lielus panākumus, kad jaunās tehnoloģijas ļāva precīzāk identificēt sēnītes. Fizioloģiskās un bioķīmiskās metodes, ieskaitot augšanas un barības vielu izmantošanas testus, sāka izmantot 20. gadsimta sākumā.

Tika sākti arī sēņu ražoto sekundāro metabolītu identificēšana un pierādīta to lietderība pārtikas un farmācijas rūpniecībā.

Vēlāk, 20. gadsimta 90. gados, attīstījās molekulārie paņēmieni, kas ļāva izpētīt sēņu filoģenētiskās attiecības un izpētīt to ģenētisko sastāvu.

Visbeidzot, jau XXI gadsimtā ir attīstījusies genomika (ģenētiskā satura izpēte). Šīs metodes ļāva secīgi sadalīt visu sēņu sugu genomu.

Balstoties uz genomikas pētījumiem, ir panākta precīza dažādu grupu identificēšana, kuras nevarētu atšķirt ar klasiskajiem paņēmieniem. Tāpat ir uzlabotas šo organismu izmantošanas iespējas dažādās jomās, piemēram, biodegvielas ražošanā un medicīnā.

Ko pēta mikoloģija? Mācību nozare

Sēnīšu izpēte. Avots: AJC1 no Lielbritānijas, izmantojot Wikimedia Commons

Mikoloģija ir disciplīna, kas ir atbildīga par sēnīšu - Sēnīšu valstības - izpēti un visiem ar tām saistītajiem aspektiem.

Mikoloģijā tiek paredzēts sēnīšu strukturālo īpašību, dzīves ciklu un fizioloģiskās uzvedības pētījums. Tāpat tiek apskatītas zināšanas par evolūcijas procesiem un šo organismu nozīmi ekosistēmās.

Sēnīšu daudzveidība. Avots: Sasata, no Wikimedia Commons

Sakarā ar sēņu nozīmi lauksaimniecībā mikoloģijā ir izveidots simbiotisko grupu izpētes lauks. Sēnītes, kas veido mikorizas (simbioze starp sēnītēm un saknēm), optimizē augu barības vielu izmantošanu.

Vēl viens no interesantākajiem aspektiem attiecas uz patogēnām sēnēm. Šajā ziņā mikoloģija pievēršas augu un dzīvnieku parazītu sēnīšu izpētei.

Nozares

Mikoloģija pievēršas dažādām studiju jomām. Tas ir licis pētniekiem specializēties dažādās nozarēs, starp kurām ir:

Taksonomija un filoģenēze

Šī filiāle attiecas uz sēnīšu identificēšanu un klasifikāciju, kā arī uz saistību izpēti starp tām un citiem organismiem. Ir izveidotas dažādas klasifikācijas sistēmas, kuru pamatā cita starpā ir morfoloģiskās, reproduktīvās un fizioloģiskās īpašības.

Attīstoties molekulārajiem paņēmieniem, Sēnīšu valstībai ir izstrādātas filoģenēzes. Tāpat ir bijis iespējams nodibināt attiecības katrā no lielajām sēņu grupām.

Tiek ņemts vērā arī dažādu sugu ģeogrāfiskā un ekoloģiskā izplatības pētījums. Ļoti interesanti ir pētījumi par sēņu daudzveidību un aizsardzības statusu dažādos reģionos.

Vēl viens svarīgs aspekts šajā nozarē ir sēņu ekoloģisko attiecību izpēte, kurā apskatītas simbiotiskās attiecības ar citiem organismiem, kā arī daudzo parazītu grupu ekoloģiskā izturēšanās.

Bioķīmija, šūnu bioloģija un fizioloģija

Šajā filiālē tiek pētīts sēņu ķīmiskais sastāvs un šūnu struktūra, izmantojot mikroskopijas metodes - gan optiskas, gan elektroniskas -, lai pētītu šūnu bioloģiju.

Pētījumi ģenētikas jomā ļauj labāk izprast reprodukcijas mehānismus. Ir iespējams arī iegūt barotnes, kas piemērotas celmu attīstībai dažādos apstākļos.

Fizioloģijas jomā tiek pētītas sēnīšu attiecības ar vidi un uztura formām. Tāpat tas nodarbojas ar izšķīdušo vielu un ūdens kustību, kā arī ar tropismiem, taktikām un citiem mehānismiem.

Biotehnoloģija un rūpnieciskā mikoloģija

Tas koncentrējas uz sēņu lietderības pētījumiem dažādās cilvēka darbībās, piemēram, raugu izmantošanā fermentācijas procesos vai zāļu iegūšanā.

Lai manipulētu ar ogļūdeņražiem, olbaltumvielu sintēzi un vitamīniem, apstrādā dažādu sugu fizioloģiskos faktorus. Visi sēnīšu metabolisma aspekti tiek manipulēti, lai iegūtu produktus, ko cilvēki varētu lietot.

Medicīniskā mikoloģija

Tajā apskatīti sēnīšu slimību pētījumi gan dzīvniekiem, gan cilvēkiem.

Sēnīšu infekcijas ietekmē daudzus cilvēkus visā pasaulē, un dažos gadījumos tās var būt ļoti nopietnas. Šajā jomā tiek pētīti tādi aspekti kā patogēna izturēšanās, tā dzīves cikls un saimnieku reakcija.

Tiek veikti pētījumi par sēnīšu slimību inficēšanās veidiem un simptomiem. Tiek pētītas arī imūnās atbildes un ierosināta iespējamā ārstēšana.

Lauksaimniecības mikoloģija

Lauksaimniecības mikoloģija nodarbojas ar lauksaimniecībā izmantojamo sēņu izpēti. Šie organismi ir daļa no augsnes biotas, kas ir būtiska augu attīstībai.

Mikorizālo veidojumu jomā (sakņu un sēnīšu asociācija) ir viss pētījumu lauks. Šim simbiozei ir liela nozīme dabiskā augu uzturēšanā. Tāpat tos plaši izmanto lauksaimniecībā, lai samazinātu mēslošanas līdzekļu izmantošanu.

Fitopatoloģija

Fitopatoloģija ir viena no visattīstītākajām filiālēm mikoloģijā. Tas pēta slimības, ko izraisa sēnes augos.

Liels sēnīšu procents ir augu parazīti, un lielākā daļa ir svarīgu slimību cēlonis. Šīs sēnīšu slimības rada lielus zaudējumus lauksaimniecībā.

Vīnogas, kas inficētas ar Botrytis cinerea. Avots: John Yesberg, no Wikimedia Commons

Šajā jomā tiek pētīti patogēni, kas izraisa slimības, kā arī simptomi, kas rodas augā. No otras puses, ir ierosināti ārstēšanas un pārvaldības plāni, lai izvairītos no lieliem postījumiem, ko izraisa šo sēņu uzbrukumi.

Slaveni mikologi

Galvenie mikologi, kas ir devuši lielu ieguldījumu šajā nozarē, ir:

• Alejandro Posadas , kurš 1981. gadā atklāja sēnīti ar nosaukumu Coccidioides immitis.
• 1986. gadā Guillermo Seeber iepazina sēnīti, kuru mūsdienās labāk pazīst ar vārdu Rhinosporidium seeberi.
• Brazīlijas adolfs Lutzs ziņoja par sēnīti, kas pazīstama kā Paracoccidioides brasiliensis, kas bija dzimtene daudzām sistēmiskām mikozēm Brazīlijas reģionā. Tas notika 1908. gadā.
• No otras puses, Venecuēlā sasniegumi mikoloģijā attīstījās kopš 1909. gada. Pateicoties R. Pino Pou atklājumam, sāka būvēt specializētu mikoloģijas laboratoriju.

Jaunāko pētījumu piemērs

Pēdējos gados mikoloģijas pētījumi galvenokārt ir vērsti uz genomikas jomu un rūpniecisko produktu iegūšanu.

Filoģenētisko pētījumu nozarē genomika ļāva noteikt precīzākas attiecības sēnēs, kas veido arbuskulāras mikorizijas. Šī grupa nevar augt barotnēs, tāpēc nav viegli iegūt DNS paraugus.

2013. gada laikā bija iespējams secēt Rhizophagus irregularis (Glomeromycotina) sugas genomu. Izmantojot šos datus, 2016. gadā bija iespējams noteikt šīs sugas radniecības attiecības ar citām sēnēm.

Pašlaik tiek pētīts dažādu sēņu potenciāls biodegvielas ražošanā. 2017. gadā kukurūzas atlikumu apstrādei un cukuru un biodegvielas ražošanai tika izmantotas Pecoramyces ģints anaerobās sēnes.

Pētniekiem izdevās manipulēt ar sēnītes uzvedību, veicot izmaiņas barotnē. Ar to viņi panāca augstu etanola ražošanu, izmantojot sēnītes fermentācijas procesus.

Atsauces

1. Gow N un MG Netea (2016) Medicīniskā mikoloģija un sēnīšu imunoloģija: jaunas pētījumu perspektīvas, kas risina galveno pasaules veselības problēmu. Fils. Trans. R. Soc., 371: 1-10.
2. Grigorjevs I, Kulēns D, SB Gudvins, Dibibets, TW. Džefrijs, CP. Kubiceks, C Kuske, JK Magnusons, F Martins, JW Spatafora, A Tsang un SE Baker (2011) Nākotnes kurināšana ar sēnīšu genomiku. Mycology 2: 192-209
3. Herrera, T (1994) Pētniecības perspektīvas mikoloģijā. Bol., Soc., Bot. Meksika 55: 39-44.
4. Siniscalco C, F Doveri, G Bellato, L Campana, F Floccia, C Jacomini, C Luperi, C Marciasini un G Visentin (2013) Itāļu mikoloģijas vēsture un pirmais ieguldījums pareizā sēņu nomenklatūrā. ISPRA (Vides aizsardzības un pētniecības institūts) Roma, Itālija. 101 lpp.
5. Zhang N, J Luo un D Bhattacharya (2017) Sēnīšu filogenomikas sasniegumi un to ietekme uz sēnīšu sistemātiku In: Townsend J un ZWang (red.) Fungal Phylogenetics and Phylogenomics 309-328.