Svampe | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
videnskabelig klassifikation | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Domæne:eukaryoterKongerige:DyrType:Svampe | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Internationalt videnskabeligt navn | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Porifera Grant , 1836 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Synonymer | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Klasser | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Geokronologi dukkede op 650 millioner år
Palæogen udryddelse ◄Trias udryddelse ◄Masseudryddelse af Perm ◄Devonsk udryddelse ◄Ordovicium-silurisk udryddelse ◄Kambrisk eksplosion |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Svampe ( lat. Porifera ) er en type akvatiske, hovedsageligt marine, flercellede dyr , der fører en knyttet livsstil. De er fordelt over hele kloden fra kystzonen til næsten havets maksimale dybder. Der er omkring 8000 arter.
Svampe har ikke ægte væv og organer , og forskellige individuelle celler og cellelag udfører forskellige funktioner . Fodring af de fleste arter udføres ved at filtrere vand, drevet gennem et akvifersystem af varierende kompleksitet placeret inde i svampens krop. Indefra er en betydelig del af akvifersystemet beklædt med specielle celler med flagellum og en krave af mikrovilli - choanocytter , som tilsammen udgør choanoderm; resten af grundvandsmagasinet og de ydre dæksler er dannet af et lag af pinacocytter (pinacoderm). Mellem pinacoderm og choanoderma er mesochyl - et lag af ekstracellulær matrix, der indeholder individuelle celler med forskellige strukturer og funktioner. I mange svampe lever endosymbiotiske prokaryoter ( bakterier og archaea ) i mesohylen .
De formerer sig seksuelt og aseksuelt (inklusive med dannelsen af hvileknopper - gemmuler ) . De har en høj evne til at regenerere . Mange svampe, såvel som de mikroorganismer, der bor i dem, producerer biologisk aktive stoffer, der bruges i medicin .
Aristoteles (4. århundrede f.Kr.), som stod bag oprindelsen af den videnskabelige taksonomi af dyr, opdelte dem i sit værk " On the Parts of Animals " ( andre græske Περὶ ζώων μορίων ) i to store grupper - "dyr med blod" og " dyr uden blod”, fremhæver mindre underafdelinger i hver af dem. Blandt underopdelingerne af den anden af disse grupper (ca. svarende til de senere hvirvelløse dyr ) udpegede han især "skalløse fritlevende" ( holothurianer , hydroider ) og "skalløse tilvækst" ( anemoner , svampe) og fortolkede dem som organismer, hvori dyre- og plantenatur er blandet [3] .
Senere (i det 4.-5. århundrede e.Kr.) begyndte neoplatonisterne ( Dexippus , Ammonius Hermias ) at kalde sådanne organismer " zoofytter " ( andre græske ζωόφυτα ), og klassificerede dem som mellemformer mellem planter og dyr. I middelalderens Europa blev dette udtryk næsten aldrig brugt, men det kom tilbage i brug i renæssancen : det blev brugt i deres klassifikationer af zoologer som Edward Wotton , Guillaume Rondelet , Conrad Gesner og Ulisse Aldrovandi [4] . Svampe figurerede uvægerligt i sammensætningen af "zoofytter", selvom størrelsen af gruppen varierede; således, i Wottons De differentiis animalium (1552), den første detaljerede zoologiske afhandling siden Aristoteles' tid, blev søstjerner , scyphoid gopler og ctenophores også føjet til zoofytter . I bogen af Carl Linnaeus " Systema Naturae " inkluderede klassen Vermes Zoophyta- løsningen med et endnu bredere volumen end Wottons: Linné inkluderede også søpindsvin og nogle bløddyr og orme blandt zoofyterne . Samtidig definerede Linnaeus i bogens 10. udgave (1758) Zoophyta som "planter med blomster, der lever dyrelivet", og i 12. udgave (1766-1768) - som "komplekse dyr, der blomstrer som planteblomster" [3] .
Svampenes dyriske natur blev først underbygget af John Ellis , som beskrev deres evne til at skabe en strøm af vand og ændre diameteren af osculums og skitserede sine observationer i 1765 i et brev til Daniel Solander (i 1766 var brevet var offentliggjort i The Philosophical Transactions of the Royal Society ) [5 ] [6] . I 1752, forud for Ellis' opdagelse, havde den franske naturforsker Jean-André Paysonnel en hypotese om, at svampe ikke er levende organismer, men strukturer opført af cnidarians eller marineorme [5] .
Den systematiske placering af svampe blandt "zoofyterne" blev gradvist forfinet. I Jean-Baptiste Lamarcks værker " Système des animaux sans vertèbres " (1801) og " Philosophie zoologique " (1809) optræder svampe i rækkefølgen "Polypper med polypper" - sammen med bryozoer , sækdyr og en række grupper af coelenterates . Georges Cuvier inkluderede i sin organisation Le régne animal distribué d'apres son (1817) svampe sammen med koralpolypper i klassen Polypae i Radiata-sektionen (sidstnævnte svarer nogenlunde til Zoophyta i betydningen Wotton eller Linnaeus, skønt Cuvier anså ikke længere sin Radiata for at være en overgang mellem planter og dyr) [3] .
Overgangen til en dybdegående undersøgelse af svampenes biologi blev skitseret i studierne af Robert Edmund Grant , hvori han foreslog den første nøjagtige fortolkning af disse dyrs struktur og fysiologi. Allerede i sin første artikel [7] (1825) beskrev Grant larverne og æggene fra svampe fra slægten Spongilla , foretog en grundig mikroskopisk undersøgelse af strukturen af svampenes porer [8] [9] . I 1836 opfandt han navnet Porophora for svampe , som blev erstattet af Grant selv i 1841 med Poriphera , og af Rymer Jones i 1847 med Porifera (alle navne betyder "bærende porer") [3] [6] .
I det meste af det 19. århundrede blev svampe sædvanligvis betragtet som tæt beslægtede med coelenterater og ofte blot inkluderet i sidstnævnte (selvom naturforskere som René Dutrochet , Paul Gervais og John Hogg klassificerede svampe som planter [10] ). Men tilbage i 1816 fremsatte Henri de Blainville ideen om en tæt forbindelse mellem svampe og protozoer [ 6 ] , og i 1860 foreslog Hogg og i 1866 Ernst Haeckel at tildele et separat kongerige (Hogg - Protoctista, Haeckel - Protista ), som omfattede svampe, encellede dyr og en del af encellede planter ( Thomas Huxley , der anså svampe for at være kolonier af encellede organismer, inkluderede dem simpelthen i protozoerne i 1864) [3] [11] . Dette synspunkt så ud til at blive bekræftet af Henry James-Clarkes opdagelse i 1867 [12] af halsbåndsflagellater ( choanoflagellater ), som overraskende ligner de specielle celler, der findes i alle svampe - [13] .
Den sidste tredjedel af det 19. århundrede blev dog, med A. V. Yereskovskys ord, svampeembryologiens "guldalder" (og det første stadium af systematiske undersøgelser af deres udvikling) [8] . I 1874-1879 beviste undersøgelser af I. I. Mechnikov , Franz Schulze og Oskar Schmidt , viet til undersøgelsen af strukturen og udviklingen af svampe, uigendriveligt deres tilhørsforhold til flercellede dyr. Samtidig blev en stor originalitet af denne gruppe dyr opdaget. Især Schulze (1878) og Yves Delage (1892) beskrev det såkaldte fænomen "germ-layer perversion" under udviklingen af svampe, hvilket skarpt adskiller Porifera fra alle andre Metazoa (inklusive coelenterater); Men i slutningen af det 20. - begyndelsen af det 21. århundrede ændrede terminologien sig: den mening begyndte at sejre, ifølge hvilken kimlag i svampe overhovedet ikke dannes under embryogenese , og derfor giver det ingen mening at tale om deres "perversion" [14] [15] . Derfor sammenlignede William Sollas (1884) svampe som Parazoa med alle andre Metazoa (snart kaldet Eumetazoa ). I det senere system af Haeckel (1894-1895) blev svampe allerede adskilt fra Protista og betragtet i dyreriget som en selvstændig type af Spongiae, og i systemet af Ray Lankester (1900-1909) er de tydeligt tildelt Metazoa og vises som typen Porifera (den eneste i Parazoa-sektionen). Dette sidstnævnte synspunkt var absolut fremherskende gennem næsten hele det 20. århundrede, selvom rangeringen af Parazoa varierer mellem forskellige forfattere: nogle gange er det en "sektion", nogle gange er det en "oversektion", nogle gange er det et "underrige " [ 3] [ 16] [17] .
I årene 1900-1960 (den anden fase af forskningen i udviklingen af svampe, ifølge A. V. Yereskovsky) faldt interessen for undersøgelsen af udviklingen af svampe, selvom vigtige værker af Henry Wilson og Claude Levy dukkede op . Omtrent i 1960 begynder den tredje fase, som er karakteriseret ved overvægten af ultrastrukturelle undersøgelser ved hjælp af elektronmikroskopi [18] . I slutningen af det 20. århundrede begyndte undersøgelsen af cytogenetiske og molekylærbiologiske træk ved svampe [19] [20] .
Spongiologi er den gren af zoologi , der studerer svampe.
Basen af svampenes krop er solidt fastgjort til underlaget , på grund af hvilket de er immobile. I denne henseende spores apicobasal polaritet i deres krop: fra den nedre (basale) del af kroppen, fastgjort til substratet, til den øvre (apikale). Den anterior-posteriore polaritet, der er karakteristisk for andre Metazoa , er ikke udtalt i svampe [21] . Kropsdimensionerne for gruppens repræsentanter langs den apicobasale akse varierer meget: fra et par millimeter til 1,5-2 m [22] . Den største svamp anses i øjeblikket for at være en uidentificeret art af seksstrålede svampe fra familien Rossellidae (fundet i en dybde på 2,1 km nær Hawaii-øerne ); den når 3,5 m i længden, 2 m i højden og 1,5 m i bredden [23] . Blandt koloniarterne er de største størrelser kendt for svampekolonien Aphrocallistes vastus , fundet ud for Canadas vestkyst og når 3,4 m i længden, 1,1 m i højden og 0,5 m i bredden [24] . Svampe er karakteriseret ved ubegrænset vækst: den øvre grænse for øgning af kropsstørrelsen, karakteristisk for de fleste dyrearter, er praktisk talt fraværende [25] .
Kropsformen af svampe er ekstremt forskelligartet. De kan tage form af kortikale, pudelignende, filmlignende, klumpede vækster og udvækster på underlaget [26] . Blandt dem er kendte sfæriske, cylindriske, bæger, tragtformede, rørformede, stilkede, forgrenede, vifteformede og andre former [22] . I 1964 blev et mærkeligt formet objekt opdaget i Antarktis i en dybde på omkring 4 km, senere kendt som Eltanin-antennen . UFO - tilhængere har anerkendt det som en artefakt af udenjordisk oprindelse, men ifølge de fleste videnskabsmænd er det faktisk en sjælden rovsvamp Chondrocladia concrescens [27] . Overfladen af svampenes krop er normalt ujævn: nåleagtig eller endda strittende, og kun i sjældne tilfælde kan den være relativt glat og jævn. Nogle typer svampe har en blød og elastisk krop, andre er mere stive eller hårde [26] .
Kropsfarven på svampe er også varieret. På grund af tilstedeværelsen af cellulære pigmenter eller endosymbionter er mange arter farvestrålende: gul, rød, brun, orange, grøn, lilla og deres forskellige nuancer dominerer [26] . Depigmenterede svampe er kendetegnet ved en hvid eller grå farve [28] .
I kroppen af svampe er det umuligt at isolere ægte væv, organer og deres systemer , der er iboende i andre dyr. Således interagerer svampe med miljøet ikke gennem separate flercellede systemer, men på en samlet måde i alle dele af deres krop. Gennem små huller på overfladen af kroppen ( ostia eller porer) kommer vand ind i svampens krop og cirkulerer derefter gennem et forbundet system af hulrum og kanaler (indløb og udløb), som ender i et eller flere store huller - osculums . Den største kanal, der går ind i osculum, kaldes atrium eller spongocele . Akvifersystemet tillader svampen at passere gennem sig selv et volumen vand svarende til dens eget hvert 5. sekund for at forsyne cellerne med næringsstoffer og ilt . Derudover fjerner svampen med strømmen af vand giftige stoffer og stofskifteprodukter samt kønsceller fra sin krop [29] . Svampe genopbygger konstant deres akvifersystem og øger dets effektivitet for at filtrere vand med stor effektivitet under skiftende hydrodynamiske forhold [30] .
Overfladen af svampens krop, såvel som kanalerne i akvifersystemet, er dannet af fladtrykte, tæt tilstødende celler - pinacocytter . De udvidede sektioner af kanalerne, kaldet choanocyte eller flagellar kamre, er beklædt med choanocytter - celler udstyret med et flagelum og i stand til at filtrere fødepartikler og skabe en vandstrøm i akvifersystemet. Indløbet til choanocytkammeret kaldes prosopil, og udløbet er apopil. Lagene af pinacocytter og choanocytter er adskilt af mesohyl , svampens indre rum, som ikke direkte kommunikerer med vand [22] . Strukturen og sammensætningen af svampeceller vil blive diskuteret i detaljer nedenfor.
Den enkleste variant af strukturen af svampe er asconoid, hvori der er en omfattende choanocytforing af mesochylen og et ydre lag af pinacocytter, som er forbundet med choanocytlaget af smalle ledende kanaler; choanocythulen åbner sig direkte til oskulære foramen. Asconoidsvampe kaldes undertiden homocoelous, fordi deres vandførende system kun er foret med choanocytter. Hos arter med en mere kompleks struktur er nogle dele af akvifersystemet dannet af pinacocytter frem for choanocytter, og sådanne svampe kaldes heterocoelous [31] . Asconoidsvampe ser normalt ud som forbindende ( anastomoserende ) tubuli, der ikke overstiger 1 mm i diameter. For eksempel i repræsentanter for slægten Leucosolenia er sådanne tubuli forbundet med baser og samlet i bundter, mens i Clathrina er kroppen repræsenteret af et rørformet netværk [32] . For at øge størrelsen af kroppen og samtidig opretholde asconoid-organisationen, ville det være muligt at øge størrelsen af atriale hulrum og/eller volumen af mesochyl. Imidlertid er hverken det ene eller det andet muligt af fysiske årsager: hvis volumenet af atriekaviteten er for stort, ville vand stagnere i det, da det optimale forhold mellem overfladeareal og volumen ville blive krænket og overfladearealet af choanodermis ville ikke være nok til effektivt at drive vand, og en overdreven forøgelse af mesohylvolumen ville forhindre overfladelaget af celler i tilstrækkeligt at tjene de processer, der forekommer der [33] [32] .
Størrelsen af de fleste svampe overstiger dog størrelsen af asconoide former. For at løse de fysiske problemer, der er beskrevet ovenfor , bøjer lagene af pinacocytter og choanocytter mod hinanden, og choanocytterne er grupperet i lommelignende kamre, som i den ene ende åbner sig ind i atriet (beklædt ikke med choanocytter, men med pinacocytter), og ved den anden kommunikerer de med det ydre miljø gennem korte adduktorkanaler. Denne type organisering af akvifersystemet af svampe kaldes syconoid [34] . Akvifersystemets syconoide struktur gør det muligt at øge overfladearealet og samtidig reducere atriets volumen. I et sådant akvifersystem danner vand følgende vej: ostia → adduktorkanaler → prosopile → flagellarkanaler → atrium → osculum. Syconoid svampe er normalt større end asconoide, deres diameter kan være fra en til flere centimeter. Repræsentanter for slægterne Grantia og Sycon [35] kan tjene som eksempler på svampe med en syconoid struktur af akvifersystemet .
Yderligere komplikation af svampens struktur opstår, når overfladen af det ydre pinacocytlag udjævnes, og der vises brede hulrum under pinacodermen, der kommunikerer med det ydre miljø gennem smalle porer. Radialt placerede choanocytkamre åbner ikke længere ind i atriet, men ind i et hulrum beklædt med pinacocytter, som kommunikerer med atriet [31] . I dette tilfælde taler man om en sylleybid type akvifersystem. Mange Homoscleromorpha har et sådant akvifersystem [36] [34] .
En stigning i antallet af choanocytkamre, et fald i deres størrelse, deres nedsænkning i rummet mellem væggen af atrielhulen og det ydre lag af pinacocytter, udviklingen af et komplekst netværk af indløbs- og udløbskanaler fører til skabelsen af et leuconoid akvifersystem, som tillader svampe at nå den maksimalt mulige størrelse på 1-2 m [37] . Flaglarkamre i leuconoidsvampe er meget talrige; for eksempel i Microciona porifera er der omkring 10.000 kamre pr. 1 mm³, som hver har en diameter på 20 til 39 mikron og indeholder omkring 57 choanocytter. Leuconoid-organisationen er iboende i de fleste marine svampe, der bebor lavt vand og alle ferskvandssvampe. Leuconoid svampe kan have en lang række forskellige former, selv vaselignende [38] .
I 2011 blev et nyt udtryk introduceret til at beskrive akvifersystemet af svampene af slægten Leucascus , solenoide akvifersystemet. Det er kendetegnet ved, at choanocytter kun er placeret i anastomoserende tubuli, og pinacocytter beklæder atrielhulen. Det solenoide akvifersystem er således også heterocoelous [31] .
Under udviklingen af svampe kan deres akvifersystem stoppe ved det indledende asconoide stadium eller udvikle sig til en af de mere komplekse typer beskrevet ovenfor - syconoid, sylleybid eller leuconoid [37] .
I tilfælde af den asconoide struktur kan rummet i atriekaviteten, beklædt med choanocytter, betragtes som ét stort choanocytkammer, som har mange prosopiler svarende til de indvendige åbninger af adduktionskanalerne, og én apopil, der falder sammen med osculum. Med tre andre mere komplekse typer af struktur i kroppen af en svamp, kan man skelne en zone, hvori choanocytkamrene er placeret - choanosomet. I nogle svampe er der mellem choanosomet og den ydre pinacoderm et lag mesohyl, hvori der ikke er choanocytkamre; det kaldes et ektosom. Nogle gange støder et tættere tyndt lag mesohyl op til pinacocytterne, og denne yderste del af svampene kaldes det kortikale lag eller cortex. Som regel er der ingen choanocytkamre i den basale del af svampe [39] .
Alle typer akvifersystemer findes dog kun i kalkholdige svampe, mens almindelige svampe og glassvampe, samt Homoscleromorpha, har mange varianter af leuconoid organisation [36] .
Problemet med svampenes individualitet eller kolonialitet er ikke blevet fuldstændig løst. I anden halvdel af det 20. århundrede blev det foreslået at betragte svampe som modulære organismer bestående af vandførende moduler. Et modul forstås som et vist volumen af en svamp, der betjenes af et system af choanocytkamre og akviferer forbundet med ét osculum [40] .
Svampe har ikke ægte væv, i modsætning til de fleste dyr. Al deres vitale aktivitet er tilvejebragt af aktiviteten af individuelle celler og cellelag, som har forskellige strukturer og funktioner. Men i modsætning til ægte væv har cellerne i cellelagene, selvom de udfører lignende funktioner, en anden oprindelse [22] . De ydre og indre cellelag - pinacoderm og choanoderm, såvel som mesochyl, som er en kombination af celler og ekstracellulære elementer, er strukturelt og funktionelt meget enklere end deres modstykker i andre Metazoa. Mange svampeceller kan gennemgå transdifferentiering til andre celletyper. Svampe har ikke en enkelt kategori af totipotente eller pluripotente celler. I almindelige svampe udføres deres funktioner af arkeocytter og choanocytter, i kalksvampe - af choanocytter, i Homoscleromorpha - af choanocytter og pinacocytter, i glassvampe , sandsynligvis af arkæocytter. Glassvampe adskiller sig fra andre svampe i deres syncytiale organisation, det vil sige, at de fleste af deres celler er slået sammen til et enkelt netværk; strukturen af glassvamp syncytium vil blive beskrevet separat. Nedenfor vil vi overveje organiseringen af svampe med en cellulær struktur [41] .
Cellelag PinacodermPinacoderm er opdelt i exopinacoderm, som dækker svampens krop udefra, basipinacoderm, som udvikler sig i bunden af svampen og fastgør det til substratet, og endopinacoderm, som danner væggene i indre hulrum og kanaler i akvifersystemet. [42] .
Exopinacodermen er tynd og elastisk og er dækket af en proteoglycan matrix [36] . Graden af udvikling af exopinacoderma varierer i forskellige svampe. Nogle gange er det underlagt en cortex, som ud over celler og spikler nogle gange endda kan indeholde fremmede indeslutninger. I nogle svampe er et enkelt lag af exopinacocytter underlagt en tyk mesochyl, mens en 3 μm tyk exopinacoderm i andre er underlagt en næsten lige så tynd mesochyl [36] . Exopinacocytter er integumentære svampeceller, der ligner fladtrykte polygoner udefra , ligner skæl og støder tæt op til hinanden, og danner en slags cellulær "belægningssten" (det intercellulære mellemrum, der adskiller membranerne fra naboexopinacocytter, er normalt kun 15 nm [43] ). Exopinacocytter mangler flageller [44] , men i nogle Homoscleromorpha bærer de cilia [36] . Det er muligt, at der i de fleste arter ikke er nogen specialiserede intercellulære kontakter mellem exopinacocytter, men de er forbundet med et veludviklet glycocalyx - klæbesystem . Exopinacocytter kan syntetisere og bringe komponenter af den ekstracellulære matrix til deres overflade, herunder kollagen [45] .
I exopinacoderm er der porer - talrige huller med en diameter på 4 til 100 mikron , gennem hvilke vand trænger ind i svampens akvifersystem. I de fleste almindelige svampe og alle Homoscleromorpha er porer intercellulære åbninger, mens der i kalksvampe dannes porer inde i specielle cylindriske rørformede celler - porocytter . I sidstnævnte tilfælde reguleres porediameteren af sammentrækningen af cytoplasmatiske fibre, så porocytter kan betragtes som små ventiler, der fungerer efter sphincterprincippet [44] . I nogle svampe er porocytter i stand til at trække sig sammen som reaktion på mekanisk eller kemisk stimulering. Der er beskrevet almindelige svampe, der har udfladede porocytter med et hul i midten og på periferien, som er i stand til at åbne eller lukke [46] .
Exopinacoderma udfører mange funktioner, der er iboende i eumetazoan epitel , såsom absorption , sekretion, transport, udskillelse og beskyttelse [47] . Med andre dyrs epitel bringes pinacodermen sammen af tilstedeværelsen af desmosomer, som er til stede i mindst nogle af svampene. Nogle ferskvandssvampe har sandsynligvis tætte forbindelser mellem pinacoderm-celler [48] . Det er muligt, at der også eksisterer gap junctions mellem pinacocytter (det antages, at pinacoderma af nogle svampe er i stand til langsom ledning af elektriske signaler). Langsom (ca. 0,25 cm/s) ledning af elektriske impulser blev opdaget i 1990'erne i glassvampe. Impulserne forplanter sig langs det trabekulære syncytium, et særligt væv [49] .
Basipinacocytter er fladtrykte celler, der danner den basale overflade af svampe og giver vedhæftning til substratet på grund af syntesen af spongin og kitin . I almindelige svampe, som har et massivt aragonitskelet , er basipinacocytter involveret i syntesen af calciumcarbonat [47] . Nogle svampe er i stand til langsom (4-5 mm pr. dag) at kravle. Under bevægelse dannes en forkant fra mobile celler i basipinacoderma [50] .
Endopinacocytter beklæder de indstrømmende og udstrømmende kanaler i akvifersystemet og er fladtrykte, spindelformede celler i sektioner. De er underopdelt i prosopinacocytter, som danner indstrømmende kanaler, og apopinacocytter, som danner udstrømmende kanaler. Endopinacocytter fikseres i den ekstracellulære matrix ved hjælp af pseudopodiale udvækster dannet af den basale del af cellerne. De er i kontakt med hinanden ved en simpel pasform [51] .
Nogle almindelige svampe i pinacoderm har kontraktile celler - myocytter . Disse er lange spindelformede celler med ophobninger af kontraktile fibre i cytoplasmaet. I ferskvandssvampe findes actinfilamenter ikke i myocytter, men i endopinacocytter i okulære rør [52] .
I modsætning til epitelcellerne fra eumetazoaner kan svampe-pinacocytter trække sig sammen, antage en amøboid form, flytte og fagocytere madpartikler og fjerne ufordøjede rester til ydersiden [52] .
ChoanodermaChoanoderma er dannet af celler af samme type - choanocytter, udstyret med en flagellum omgivet af en krave af mikrovilli (microvilli). Mikrovillierne er 2/3 af flagellens længde. I modsætning til pinacocytter kan choanocytter være cylindriske, kubiske, trapezformede eller let fladtrykte. Choanocytter er meget små celler, der kun når 2-10 mikrometer i diameter. Microvilli er indbyrdes forbundet af filamenter af proteoglycaner ( glycocalyx ). En choanocyts flagellum opstår fra en lille tuberkel eller ringformet fremspring på cellens overflade. Dens axoneme har en struktur, der er typisk for eukaryoter . Afhængigt af svampens livsbetingelser, dens fysiologiske tilstand eller ontogenesestadiet kan formen af choanocytter variere [53] . Slåen af choanocytflagellum skaber et område med lavt tryk ved dens base, og vand strømmer dertil, samtidig med at det passerer gennem kraven på mikrovilli og efterlader madpartikler på dem. Yderligere bevæger vand sig langs choanocytflagellen og forlader den [36] .
Choanocytter forenes til choanocyt (flagellate) kamre, som i almindelige svampe er foret med en ekstracellulær matrix indeholdende kollagen. Hos Homoscleromorpha er choanoderm, ligesom pinacoderm, underlagt en ægte basal lamina med type IV kollagen. I almindelige svampe er der 50-200 choanocytter i et flagelkammer, 200-300 i glassvampe og op til 1000 i syconoide kalkholdige svampe.I choanocytkammeret er mikrovilli og flageller af hver choanocyt rettet mod udgangen fra kammeret. . Vandet, der passerer gennem kammeret, kommer ind gennem mikrovilli til bunden af hvert flagellum, forlader det derefter ind i kammerets hulrum og forlader det [36] .
Choanocytter er en af de bedst undersøgte svampeceller. De kan differentiere til spermatocytter og endda oocytter . Nogle undersøgelser har vist, at choanocytter også kan omdannes til arkæocytter, så de kan betragtes som stamceller . Cirkulationen af choanocytter er meget hurtig. De udskiftes hurtigere end nogen andre celler i svampens krop [36] .
På grænsen af choanocytkammeret og den efferente kanal er der specielle apopillære celler, der er overgange mellem apopinacocytter og choanocytter. Det menes, at de er dannet af choanoblaster i de tidlige stadier af dannelsen af flagelkammeret [36] . De har en trekantet form i tværsnit, og deres kanter mod kammeret er udstyret med en ryg af mikrovilli. Apopillære celler er blevet beskrevet i nogle almindelige svampe og alle Homoscleromorpha. Det antages, at de regulerer flowet i akvifersystemet [54] .
Prosopili (indgange til choanocytkamre) kan dannes af pseudopodiale udvækster af choanocytter eller pinacocytter, der kommer i kontakt med choanocytter og danner noget som en porocyt. Apopili (udgangshuller) er større end prosopili og kan dannes enten af apopillære celler eller af specielle kegleformede celler. I modsætning til choanocytter, som har et enkelt flagelum, er kegleformede celler udstyret med cilia , som langsomt slår udad fra kammeret. Nogle svampe, såsom Tethya wilhelma , har ikke kegleformede celler, og i stedet danner nogle få endopinacocyt-lignende celler et sigtefelt ved udgangen af kammeret [36] .
Mange almindelige svampe har specielle centrale celler i deres choanocytkamre. Hos nogle arter er den centrale celle en uregelmæssigt formet struktur placeret ved udløbet af flagellarkammeret og udstyret med en omfattende kanal, som omfatter choanocytflageller. I andre tilfælde har den centrale celle form af en perforeret plade, der beklæder choanocytkammeret over den apikale del af choanocytterne, og flagellerne passerer ind i kammerets lumen gennem huller i den centrale celle. Det antages, at de centrale celler er involveret i reguleringen af flagellernes slag i samme kammer. Imidlertid har ikke alle choanocytkamre i en svamp centrale celler [55] .
MesochilusMesochil er det indre rum i kroppen af svampe, afgrænset fra det ydre miljø af lag af choanocytter og pinacocytter. Mesohyl består af skeletelementer, ekstracellulære matrixmolekyler og celler, der udfører en række funktioner. Afhængigt af de udførte funktioner kan mesohylceller opdeles i to grupper: celler i en gruppe udfører en støtte-forbindelsesfunktion, og celler i den anden gruppe udfører en beskyttende-sekretorisk. Mesohylceller danner ikke klynger og kan ændre form og bevæge sig rundt, hvorfor hele sættet af mesohylceller nogle gange kaldes for amøbocytter . Hver taksonomisk gruppe af svampe er karakteriseret ved et bestemt sæt mesochylcelletyper, som har unikke funktioner og cytologiske træk [56] .
Celler med understøttende forbindelsesfunktionCellerne i denne gruppe danner elementer af det organiske og mineralske skelet såvel som den ekstracellulære matrix. Collenocytter er mobile celler, der udskiller kollagen. Faktisk er collenocytter en type fibroblaster . De er stjerne- eller spindelformede og danner forgrenede pseudopodier. Kernen mangler en nukleolus , og der er ingen specifikke indeslutninger i cytoplasmaet. Under eksperimenter med at transplantere fragmenter af kroppen af en svamp til en anden svamp, blev det vist, at collencites er involveret i beskyttende reaktioner. Lophocytter, amoeboide celler med en klart defineret anterior-posterior polaritet, secernerende elementer af den ekstracellulære matrix og ansvarlige for dens organisering i fibrillære bundter, betragtes som en række kollenocytter. Udvendigt ligner lophocytter arkæocytter [57] . Den forreste pol er forsynet med kort stellate pseudopodia, og den bagerste ende efterlader et spor i form af et bundt af kollagenfibriller forenet af en glykoproteinmatrix . Lophocytkernen har en nukleolus, det ru endoplasmatiske retikulum er stærkt udviklet i cytoplasmaet, mikrotubuli og mikrofilamenter er tydeligt synlige . Lophocytternes hovedfunktion er genopfyldning og fornyelse af mesohylkollagenfibre [57] . I almindelige svampe anses collencyter og lophocytter for at være derivater af arkæocytlinjen [58] .
Sclerocytter udskiller skelettets mineralske elementer , som udfører en understøttende funktion og opretholder formen på svampens krop. I siliciumsvampe udfører sclerocytter intracellulær syntese af spikler. Af alle Metazoa er det kun almindelige svampe og glassvampe, der bruger silicium frem for calcium til at bygge deres skelet . I henhold til størrelsen af de dannede spicules skelnes megasklerocytter og mikrosklerocytter. Spiculen syntetiseres inde i en vakuole dannet af en speciel membran, silicalemma, som ikke kommer i kontakt med nogen cellemembraner [59] . Sklerocytterne af kalksvampe er afledt af pinacocytter og muligvis choanocytter [60] .
Ud over det indre hovedskelet har mange svampe også et hud (ektosomalt) skelet, der beskytter svampen mod rovdyr og andre svampe. Dens struktur er forskelligartet og kan omfatte både horisontalt orienterede spicules samlet i stakke og vertikalt orienterede spicules, der danner en palisade [61] .
Spongocytter danner et peri-spikulært spongin eller "hornet" skelet i almindelige svampe, der mangler et mineralskelet. Disse celler migrerer til spicule-producerende sclerocytter, eller færdige spicules, og binder til dem molekyler af spongin, en speciel form for kollagen, der indeholder en høj koncentration af jod . Spongin findes kun i svampe [62] og ligner tykke skeletfibre [63] . Det antages, at spongocytter er karakteriseret ved positiv kemotaksi til silicium. Under dannelsen af et organisk skelet grupperes spongocytter, der forbinder med fingerlignende kontakter. Spongocytter, ligesom sclerocytter, menes at være derivater af arkæocytlinjen i almindelige svampe [64] .
Celler med en beskyttende-sekretorisk funktionAlle celler i denne gruppe kan betinget opdeles i amoeboide celler og celler med inklusioner. Hovedfunktionerne af denne gruppe af celler er beskyttende (fagocytisk, bakteriedræbende ), opbevaring, udskillelse af hovedstoffet i mesochil, samt overførsel af fødepartikler og ilt [64] .
amøboide cellerAlmindelige svampe har typiske amøboide celler - arkæocytter, som er kendetegnet ved en stor kerne og nukleolus, såvel som adskillige store lysosomer [57] , der er i stand til fagocytose . Homoscleromorpha har ikke sådanne celler i alle arter. I øjeblikket forstås arkeocytter som totipotente ( stamceller ), ligesom alle celler, der har en kerne med en nukleolus og adskillige fagosomer . Arkæocytter er den mest aktivt delende fraktion af frie celler. De er aktivt involveret i aseksuel og seksuel reproduktion, såvel som genoprettende morfogenese [65] .
Bakteriocytter er mobile amøbiske celler med vakuoler beboet af prokaryote endosymbionter. Hidtil er de kun blevet identificeret i nogle arter af almindelige svampe. Nogle bakteriocytter indeholder en stor vakuole med bakterier indeni, mens andre har adskillige små vakuoler, der indeholder en eller flere bakterier. Bakteriocytter kan være ret store (op til 20 mikron). Hos nogle arter udfører bakteriocytter den lodrette overførsel af prokaryote symbionter fra moderorganismen til datterorganismen og trænger ind i embryoet. Det menes, at bakteriocytter stammer fra arkæocytlinjen [66] .
Celler med indeslutningerDette er en heterogen gruppe af celler, der indeholder særlige indeslutninger i cytoplasmaet. I modsætning til arkeocytter har de et reduceret ru endoplasmatisk retikulum, ingen fagosomer, ingen aktivitet af sur fosfatase og ingen nukleolus i kernerne. Ved størrelsen af indeslutningerne kan celler, der indeholder store indeslutninger, og celler, der indeholder små indeslutninger, skelnes. Den første gruppe omfatter:
Den anden gruppe omfatter:
Evnen hos de fleste af de celler, der udgør kroppen, til at bevæge sig frit er et kendetegn for svampe. Mesohylceller bevæger sig næsten konstant. Under omstruktureringen af akvifersystemet kan endopinacocytter og choanocytter ændre deres lokalisering, på grund af hvilke nye flagellære kamre dannes, smelter sammen og danner nye kanalgrene. Dette sikrer, at vandgennemstrømningen i svampens krop er optimeret, efterhånden som den vokser eller på grund af ændringer i miljøet. Uafhængige og hyppige bevægelser af celler i kroppen af svampe er mulige på grund af fraværet af reelle intercellulære kontakter og den basale lamina i de fleste af dem [69] .
Glassvampe har ikke den typiske choanoderma og pinacoderma. Deres levende væv er et tredimensionelt netværk, der ligner et væv, som er dannet af adskillige tråde. Der er ingen membraner, der adskiller cellerne, og cytoplasmaet er kontinuerligt i vævet, så vævet af glassvampe kaldes trabekulært syncytium eller trabekulært meshwork. I stedet for choanoderma er der et andet syncytium - choanosyncytium, og i stedet for typiske choanocytter - kravelegemer, som hver har en krave og flagellum, men ingen kerne. Kravelegemer samles i grupper i separate lommer omgivet af et trabekulært net. Faktisk er kravelegemerne udvækster af en enkelt kerneholdig stamcelle (choanoblast). Mesochil strækker sig inden for hver streng af det trabekulære net. Den indeholder spikler, kollagenfibre og individuelle celler: sklerocytter, arkeocytter og højst sandsynligt kønsceller [70] .
Langt de fleste svampe er fastsiddende, vedhæftede organismer, men nogle arter er i stand til begrænset bevægelse . For eksempel kan ferskvandssvampen Ephydatia , såvel som nogle marine arter, bevæge sig hen over substratet med en hastighed på 1 til 4 mm pr. dag. Denne bevægelse opnås som et resultat af amøboid bevægelse af pinacocytter og celler af andre typer, som forekommer i varierende grad i samspil. Nogle arter, såsom Clathrina coriceae , kan trække sig sammen og ændre diameteren af osculum ved hjælp af myocytter. Takket være disse mekanismer kan svampe midlertidigt stoppe strømmen af vand gennem deres akvifersystem, for eksempel når mængden af suspenderet stof i vandet stiger [71] . Voksne svampe af alle fire klasser kan uddrive partikler af substratet fra sig selv ved sammentrækning [72] .
Det er vist, at ændringer i kroppens volumen og form også kan være endogene og have en daglig rytme. Det vides ikke præcist, hvad der er ansvarlig for signaltransmission mellem celler i fravær af et nervesystem : cellulær ledning, kemisk diffusion eller elektrisk ledning. Tilsyneladende kan enhver af mulighederne finde sted, da bioelektriske cellulære potentialer og neurotransmittere er blevet identificeret i svampe . Desuden indeholder deres genomer gener , der er ortologe til de gener, der er involveret i funktionen af det eumetazoaniske neurosensoriske system [73] . Men på grund af manglen på specialiserede intercellulære kontakter forplanter signalet i svampekroppen sig meget langsomt. Undtagelsen er glassvampe, som har en syncytial struktur. For eksempel i Rhabdocalyptus dawsoni forplanter aktionspotentialer sig hurtigt langs syncytialstrengene, hvilket resulterer i standsning af flagellerslag og strømmen af vand gennem kroppen [74] .
De fleste svampe filtrerer små madpartikler fra vandet, der strømmer gennem deres kroppe. Partikelstørrelser er normalt i området fra 50 til 1 µm, men kan være endnu mindre. Disse grænser omfatter encellede planktoniske organismer, såsom dinoflagellater og bakterier, vira , små organiske detritus og muligvis endda organiske forbindelser opløst i vand [75] .
Svampe har ikke en population af celler, der er specialiseret til fordøjelsesfunktionen. Næsten alle integumentære celler og mange celler i svampens indre rum deltager i indfangningen af madpartikler. Choanocytter, arkeocytter, exopinacocytter, endopinacocytter og basopinacocytter har vist sig at have fagocytisk og fordøjelsesaktivitet. Fødeindfangning kan også forekomme i prosopile- og adduktorkanalerne [36] . Fagocytisk aktivitet blev påvist i myocytter, sekretoriske globulære celler, sklerocytter, lophocytter. Små partikler kan trænge ind i mesochylen mellem exopinacocytter, men mekanismen for denne bevægelse er uklar. Nogle mesochylceller kan amøbisk udvide deres processer ind i hulrummet af adduktorkanaler mellem pinacocytter og udføre fagocytose. Men i de fleste tilfælde fanges bakterier og andet picoplankton af pseudopodiale udvækster af choanocytter [36] .
Choanocytter kan fange fødepartikler både i den basale del og i den apikale del (i kraveområdet). Choanocytter og pinacocytter, der har fagocyterede fødepartikler, sender dem enten videre til arkæocytter eller udskiller dem til mesochylen ved exocytose . Arkæocytter og choanocytter fordøjer mad i fordøjelsesvakuoler , og arkæocytter ser ud til også at være i stand til at lagre næringsstoffer (glykogen og lipider ). Særligt store partikler aflejret i kanalerne absorberes af endopinacocytter og arkeocytter, som trænger ind i kanalerne gennem laget af pinacocytter eller gennem porocytter. Enzymerne amylase , lipase , protease og esterase er involveret i nedbrydningen af mad i svampe [76] [77] .
Blandt svampene kendes også kødædende arter - almindelige svampe af Cladorhizidae- familierne , samt nogle arter af Guitarridae- og Esperiopsidae-familierne. Kun 137 arter af rovsvampe kendes [78] . Repræsentanter for Cladorhizidae lever af krebsdyr og andre små dyr, der holder sig til lange klæbrige filamenter af cellestrukturen spredt ud af svampen. Når byttet klæber, forkortes tråden, hvilket trækker byttet mod kroppen af svampen. Dernæst omslutter svampen langsomt offeret og fordøjer det, højst sandsynligt ved hjælp af arkæocytter. Der er ingen beviser for, at svampen bruger gift eller toksiner . Nogle rovsvampe bruger krogformede spikler til at fange bytte [79] . Rovsvampe mangler choanocytter og et akvifersystem [80] [77] , selvom svampe af slægten Chondrocladia bruger deres modificerede akvifersystem til at suge bytte ind i kroppen. De fleste rovsvampe er indbyggere på store dybder (op til 8840 m) [79] [81] .
Ufordøjede madrester samt uorganiske partikler, der er kommet ind i svampen med en vandstrøm, skal fjernes fra svampens krop. Sidstnævnte skal fjernes: de kan tilstoppe de førende kanaler og forstyrre deres arbejde. Partiklen, der sidder fast i den afferente kanal, fagocyteres af arkeocytten og transporteres derefter tættere på udløbet af akviferen, udskilles ved exocytose ind i udløbskanalen. I svampe, der bruger fremmede partikler til at bygge deres skelet, kan den fangede partikel overføres til stedet for syntese af skeletelementer [82] .
Strømmen af gasser og metaboliske produkter (hovedsageligt ammoniak ) fra kroppen ind i vandet, der strømmer gennem grundvandssystemet, giver en simpel diffusion . Det kan også spille en rolle i fordelingen af næringsstoffer i hele svampens krop, selvom dette hovedsageligt udføres af arkæocytter. Arter af slægten Aplysina har specielle indre fibre, langs hvilke arkeocytter fyldt med næringsstoffer ligesom på skinner bevæger sig [83] .
I glassvampe sker transport i syncytium. Efter at fødevarepartiklerne er blevet fanget af kravelegemerne og indlæst i vakuolerne, flyttes vakuolerne gennem syncytium langs mikrotubulierne af motorproteinet dynein . Vesikler bevæger sig på samme måde i pseudopodia af foraminifer og i axoner af neuroner hos nogle højere dyr [83] .
Da der praktisk talt ikke er intercellulære kontakter i pinacoderm og choanoderm, danner disse cellelag ikke en pålidelig barriere, der adskiller mesochyl og vand; derfor kommer vand konstant ind i svampekroppen. Cellerne i ferskvandssvampe har normalt kontraktile vakuoler , der udfører osmoregulering på niveau med individuelle celler, men ikke hele dyrets krop [84] .
Svampe har forskellige anordninger til at regulere strømmen af vand gennem et akvifersystem. I glassvampe holder flagellerne op med at slå, hvis partikler af bundsedimenter kommer ind i svampen, eller dens væv er beskadiget. I dette tilfælde forplanter aktionspotentialet sig gennem syncytialvævet , og flagellerne genoptager at slå, når deres membranpotentiale når en normal værdi. Det er muligt, at aktionspotentialet får calcium til at trænge ind i kravelegemerne, og flagellumsslag genoprettes, når calcium pumpes ud af cellen [36] .
I svampe med en cellulær struktur af væv kan aktionspotentialet så vidt vides ikke spredes i hele kroppen. Men som reaktion på dårlig vandkvalitet, fysisk eller kemisk irritation, eller endda i en spontan rytme, kan sådanne svampe langsomt trække kanalerne i deres akvifersystem sammen, lukke ostia og osculum, som et resultat af, at vandstrømmen er meget bremset eller stopper helt. Samtidig stopper choanocytternes flageller ikke med at slå og virker uophørligt, selvom flagellerne hos nogle choanocytter slår langsommere end hos andre. Slåen af flagellerne sker langs en sinusoid og i et plan, og inden for det samme choanocytkammer slår flagellerne af hver choanocyt i deres eget plan; Men som reaktion på en skadelig virkning (sprængning af svampen, mangel på ilt), bremser nogle flageller deres slag og kan endda stoppe i flere timer. I øjeblikket antages det, at kun glassvampe er i stand til øjeblikkeligt at stoppe flagellernes slag på grund af deres syncytiale struktur. Glassvampen Oopsacas minuta kan trække sin krop meget langsomt sammen, og sammentrækningerne er forårsaget af bølger af calcium, der passerer gennem syncytium. Når svampens krop trækker sig sammen, trækker choanocytkamrene og individuelle choanocytter sig også sammen [36] .
Svampe har et effektivt medfødt immunsystem, der gør det muligt for svampe at skelne mellem patogenprokaryoter , endosymbiont-prokaryoter og fødevareprokaryoter. Det er blevet vist, at når de indføres i svampen, producerer endosymbiont-bakterier specifikke stoffer, såsom N-acylhomoserin-lactoner i tilfældet med svampen Suberites domuncula , der undertrykker immunresponset og apoptose . Som reaktion på disse molekyler begynder svampen at syntetisere endocytoseproteiner i rigelige mængder , sandsynligvis for at kontrollere bakteriepopulationen. Adskillige membranproteiner fra Poribacteria har eukaryote domæner, der er ansvarlige for protein-protein-interaktioner med den eukaryote ekstracellulære matrix og intercellulær adhæsion , som sandsynligvis spiller en rolle i genkendelsen. Patogene Gram-positive og Gram-negative bakterier bærer patogen- associerede molekylære mønstre (PAMP), der genkendes af svampeceller. For eksempel genkendes lipopolysaccharider (LPS), som er PAMP'erne af gramnegative bakterier, i svampe, som i andre Metazoa , af Toll-lignende receptorer , der udløser et immunrespons [85] .
Svampe afviser transplantationer fra andre arter, men accepterer transplantationer fra medlemmer af deres egen art. I nogle marine svampe spiller grå celler en nøglerolle i afvisningen af fremmed materiale. Når et fremmed fragment indføres, frigiver grå celler kemikalier, der hæmmer bevægelsen af celler i det berørte område, så cellerne i det fremmede fragment ikke kan bruge svampens transportsystem. De grå celler grupperer sig derefter og frigiver toksiner, der dræber alle celler i det berørte område. Denne aktiverede tilstand af immunsystemet kan vare op til tre uger [86] .
Svampe har både seksuel og aseksuel reproduktion. Svampe kan være ovoviviparøse eller viviparøse . Oviparøse svampe er sædvanligvis toeboer, og i det andet tilfælde er de ofte hermafroditter [87] . Der er dog et kendt tilfælde af en svamp, der skifter køn i løbet af året [88] .
Svampe har ikke kønskirtler, og dannelsen af kønsceller er ikke begrænset til et bestemt område af mesohylen, så kønscellerne er jævnt fordelt over det, men samtidig er de altid i en afstand dækket af diffusion fra kanalen eller kammer [89] . Kønsceller dannes ved direkte transformation fra somatiske celler : nukleolære amøbocytter og choanocytter, men de vigtigste stadier af gametudvikling i svampe ligner dem i andre dyr [87] .
Under dannelsen af mandlige kønsceller ( spermatogenese ) i glas og almindelige svampe, samt Homoscleromorpha , dannes midlertidige sfæriske formationer, omgivet af fladtrykte somatiske celler - spermatocyster, hvori spermatogenese forekommer. Kalksvampe danner ikke spermatocyster. Inden for spermatocysten udvikler mandlige kønsceller sig synkront, men i Homoscleromorpha observeres en spermatozo-modningsgradient i spermatocysten, hvilket også bringer denne gruppe af svampe tættere på eumetazoer. De fleste svampe har primitive spermatozoer og har et stort volumen af cytoplasma med flere mitokondrier ; akrosomer er normalt fraværende. Ved hjælp af elektronmikroskopi blev det imidlertid fundet, at sædceller af alle Homoscleromorpha og nogle almindelige svampe har akrosomer. Kalksvampe har atypiske sædceller, de er kugleformede og mangler flagel [90] .
Udviklende kvindelige gameter er placeret diffust eller i små grupper i choanosomet. I de fleste svampe forekommer typisk blommedannelse ikke under oogenese ; i stedet er det domineret af forskellige former for overførsel til oocytter fra hjælpeceller af det næringsstof, hvoraf den sekundære blomme er dannet. I dette tilfælde kan fagocytose af hele celler eller deres fragmenter, der kommer ind i fagolysosomer, forekomme. Ægget og støttecellerne er nogle gange indesluttet i en speciel follikel, som har vægge af en cellulær struktur [89] . Hos Homoscleromorpha og oviparøse svampe dannes blommen ved endogen syntese. Ooplasma er ikke segregeret i oocytter. Ovoviviparøse svampe har ikke ægmembraner , men oviparøse almindelige svampe udvikler en primitiv blommemembran under oogenese [91] .
I løbet af reproduktionsperioden ødelægges spermatocystens væg, og spermatozoerne kommer ind i udløbskanalerne (mindre ofte, atriet) og skubbes ud gennem osculums. Nogle tropiske svampe spyr pludselig mælkeagtige skyer af sæd fra deres osculums . Når de udstødte spermatozoer nærmer sig en anden svamp, transporteres de sammen med vandstrømme ind i akvifersystemet. Inde i svampen nærmer de sig overfladen af choanodermis eller flagellar kamre, hvor de fagocyteres, men ikke fordøjes, af choanocytter. Den choanocyt, der har slugt sæden, mister sin flagellum og krave og bliver til en amøboidcelle (bærercelle), som fører sædkernen til ægget og enten passerer kernen til det eller fagocyteres af ægget [89] . Nogle svampe frigiver deres æg sammen med støtteceller i vandet. Ofte frigiver svampe æg og sæd i vandet i sync; dette kaldes "rygning" eller "kogende" svampe. Hos den tropiske revsvamp Neofibularia nolitangere er tidspunktet for frigivelse af sæd og æg meget præcist, så man kan forudsige en gang om året, tre dages "rygning" på forhånd [92] .
Aseksuel reproduktion er blevet beskrevet i alle klasser af svampe og kan udføres ved fragmentering, gemulogenese og knopskydning [93] .
Fragmentering betragtes som den mest primitive måde at aseksuel reproduktion på. Det kan forekomme under alvorlige storme på grund af rovdyr (fisk, skildpadder), infektionssygdomme , brud eller spaltning af underlaget, som et resultat af, at svampens krop bryder i fragmenter. Adskilte stykker overlever på grund af svampenes evne til at regenerere (se nedenfor for flere detaljer). De fæstner sig til underlaget, omarrangerer sig og bliver til en ny svamp [94] . Da fragmentering ikke er et naturligt stadie i svampens udvikling, men en hændelse forårsaget af tilfældige eksterne faktorer, sker der ingen cytologiske ændringer under fragmenteringen. Fragmentering er mest karakteristisk for almindelige svampe [95] .
Spiring er en ret sjælden metode til svampeformering: den forekommer kun som obligatorisk i livscyklussen hos repræsentanter for to familier ( Polymastiidae og Tethyidae ), selvom den er repræsenteret på en uregelmæssig basis i mange familier [96] . Samtidig dannes der i de fleste svampe (med undtagelse af Homoscleromorpha og Radiospongilla cerebellata ) en tæt ophobning af celler på modersvampens krop - hovedsageligt arkeocytter. Dannelsen af en sådan nyre er baseret på migration af pluripotente celler med deres efterfølgende differentiering. Denne nyre er blottet for choanocytkamre, kanaler, osculum og er efter adskillelse fra den moderlige svamp fastgjort til substratet; der begynder det at vokse og danne et akvifersystem. Når de sætter sig, kan knopperne smelte sammen med hinanden, hvilket resulterer i udviklingen af større svampe. Hos Clathrina dannes knopperne som hævelser af enderne af tubuli, der repræsenterer svampens krop. Hos nogle arter af Tethya dannes knopper på specielle stilke, mens de hos Oscarella og Aplysilla er papiller, der løsner sig fra moderorganismen og giver anledning til nye svampe [94] . Hos Homoscleromorpha er mekanismen for dannelsen af en ny svamp helt anderledes: i disse svampe er nyrerne udvækster af hovedsvampens krop, og spredning sker ikke under deres dannelse , og nyrens cellulære sammensætning er identisk til den cellulære sammensætning af forældresvampen [97] .
Gemmulogenese er den mest komplekse form for aseksuel reproduktion i svampe. Dets resultat er dannelsen af ædelstene - sovende stadier designet til at overleve ugunstige forhold, såvel som spredningen af svampe. Gemmuler danner ferskvand og nogle marine svampe i mængden af hundreder og tusinder [94] . Udenfor er ædelstenen dækket af en ikke-cellulær beskyttende skal, og indeni den er der en masse pluripotente celler og thesocytter (inaktive arkeocytter) fyldt med reservesubstans [98] . Med jævne mellemrum dør svampens krop ud og går helt i opløsning, så kun ædelstenene er tilbage [99] .
Gemmuler er ekstremt modstandsdygtige over for mange negative faktorer og kan spire selv efter to måneders opbevaring ved -80 °C og endda -100 °C. En fjerdedel af ædelstenene spirer efter fire måneders dehydrering ved 5°C [100] . Det er ikke ualmindeligt, at svampeforskere opbevarer fugtede ædelstene i køleskabet og spirer dem til eksperimentering eller observation [101] .
For mange arter, hvis livscyklus omfatter aseksuel reproduktion, er vekslen mellem seksuel og aseksuel reproduktion karakteristisk. Især inden for en svamp begynder dannelsen af ædelsten ikke før dannelsen af blomme i oocytter på grund af konkurrence om cellulært materiale. Dette skyldes også faldet i aktiviteten af seksuel reproduktion under aseksuel reproduktion. I mange ferskvandssvampe intensiveres aseksuel reproduktion efter seksuel reproduktion og fuldender den aktive fase af livscyklussen i svampepopulationer, der lever under ustabile forhold [102] .
Med hensyn til deres evne til at regenerere, er svampe overlegne i forhold til alle andre Metazoa. Når svampens krop er beskadiget, bliver de fleste arkeocytter til pinacocytter og choanocytter, hvilket genopretter pinacoderm og choanoderm; hele processen tager flere dage. Regenereringsevnen bruges aktivt i akvakulturen af toiletsvampen, når svampen skæres i stykker og i løbet af få måneder udvikles fuldgyldige svampe af stykkerne. Derudover bruges svampes høje regenerative kapacitet af forskere, der studerer deres fysiologi. Et stykke svamp lægges på et dækglas, som svampen klæber til, og derefter dækkes en del af svampen med et andet dækglas. Som et resultat dannes et meget tyndt lag af levende stof, som er praktisk at studere under et mikroskop. I undersøgelsen af svampens individuelle celler dissekeres den i individuelle celler ved fysiske eller kemiske midler. Hvis en af disse celler placeres i et kar, vil der udvikles en ung svamp i bunden af karret [103] . Interessant nok er svampeceller i stand til at reaggregere til at danne en normal svamp, efter at et fragment af svampen er adskilt i individuelle celler. Et mellemtrin i denne proces er dannelsen af primmorfer - klynger af udifferentierede celler dækket med exopinacoderma. Yderligere gennemgår cellerne transdifferentiering med dannelsen af en normal svamp, og cellens skæbne under transdifferentiering bestemmes af dens position i det flercellede aggregat [30] .
Oviparøse svampe bringer zygoter ind i det ydre miljø, hvor de udvikler sig. Mange svampe er karakteriseret ved levende fødsel, hvor zygoterne forbliver inde i moderens krop og efterlader den som allerede dannede larver . Hos viviparøse svampe udvikles embryoner i specielle yngelkamre dannet af fladtrykte celler af choanocyt- eller amoebocyt-oprindelse samt endopinacocytter. Ved slutningen af udviklingen deltager væggene i ynglekammeret i dannelsen af kanalerne i akvifersystemet [104] . Svampenes embryoner og larver er lecithotrofe, det vil sige, at de lever af blommen [105] . Svampe demonstrerer en lang række varianter af embryogenese og larvestruktur, men deres udvikling, på trods af ydre forskelle, er meget ens på molekylært niveau (mønstre af genekspression, cellebevægelse og død osv.) [19] .
Svampzygoten gennemgår fuldstændig og ensartet spaltning, men blastomerernes relative position varierer i forskellige repræsentanter [106] . I denne henseende skelner svampe mellem fire hovedmetoder til knusning :
På grund af den svage specialisering af ægget i alle svampe (undtagen Calcaronea), er spaltning som regel ikke karakteriseret ved stabiliteten af det rumlige arrangement af blastomerer . Synkronicitet af divisioner er enten fuldstændig fraværende eller tabt tidligt. I de tidlige stadier af embryogenese i mange svampe trænger endosymbiotiske bakterier ind i embryonet fra mesohylen. I nogle tilfælde indføres somatiske celler af maternel oprindelse i embryoet [109] .
I oviparøse almindelige svampe af slægterne Tetilla og Stylocordyla er udviklingen direkte: efter spaltning begynder stadiet af celledifferentiering straks og udviklingen af en ung svamp [109] .
Under dannelsen af flercellede embryoner (larver) i svampe beskrives næsten alle typer cellulære bevægelser, der er karakteristiske for eumetazoaner: moruledelaminering , cellulær delaminering , invagination og multipolær immigration. Svampe har imidlertid også en unik morfogenese, som ikke findes i andre flercellede dyr, såsom ekskurvation, pseudoblastula-dannelse på grund af invasion af moderceller i det knusende embryo, polariseret delaminering, unipolær proliferation og multipolær emigration [110] .
Den embryonale udvikling af svampe er fundamentalt forskellig fra den af eumetazoer. Under embryogenese af svampe forekommer dannelsen af kimlag ikke , det vil sige, der er ingen gastrulation og gastrula , selvom der efter knusning forekommer intensiv morfogenese og differentiering af celler [108] . I de senere stadier af spaltningen, som normalt omtales som blastula eller morula, begynder differentieringen af larveceller i svampe. Skæbnen for de specialiserede larveceller fra svampe (integumentære, skelet- og andre) er ikke homolog med skæbnen for kimlagene af eumetazoer, fordi svampe ikke har kropsdele, organer og væv, der er homologe med dem af eumetazoer. Svampe har således ikke og kan ikke have ektoderm og endoderm [111] .
Otte typer larver er blevet beskrevet i svampe: coeloblastula, calciblastula, zinctoblastula, amphiblastula, dysferula, hoplitemella, parenchymula og trichymella [112] .
De enkleste larver er coeloblastula og calciblastula, som har et enkeltrækket flagellært dæksel og et omfattende indre hulrum (blastocoel) fyldt med strukturløs væske, individuelle somatiske celler af moderlig oprindelse og symbiotiske bakterier. Mens coeloblastula er planktonisk, mister nogle flagellære celler deres flageller og vandrer ind i blastocoel, så den hule coeloblastula til sidst bliver en hulrumsløs sterroblastula [113] . En coeloblastula er blevet beskrevet i nogle oviparøse almindelige svampe, mens en calciblastula er blevet fundet i de kalkholdige svampe af underklassen Calcinea. I calciblastula kan det ydre lag af celler indeholde individuelle ikke-flagellerede celler [112] .
En anden enkelt-lags larve er amphiblastula, som også er en hul kugle. Den forreste halvkugle af amfiblastlen er dannet af små flagellerede celler, mens den bagerste halvkugle er dannet af ikke-flagellerede store celler med granulært cytoplasma. Der er fire celler i "korset" i ækvatorialområdet. I et lille indre hulrum er forskellige moderceller og symbiotiske bakterier. Når amfiblastulaen er i stamsvampens mesochyl, bliver alle dens flageller til blastocoel, men snart dannes der et hul, hvorigennem larven vender udad med flageller (inversion). Herefter kommer larven ud. Inversion finder sted i de svampe, hvor æg er dannet fra choanocytter [113] . Amphiblastulae er karakteristiske for kalkholdige svampe af underklassen Calcaronea [112] .
Dysferula er en af larverne i Halisarca- gruppen af almindelige svampe . Inde i larven er der et lukket lag af flagellære celler, som er dannet som følge af invagination (invagination) af overflade flagellar cover [114] .
Hoplitomella er en unik planktonisk larve af de kedelige svampe Alectona og Thoosa . Det er blottet for integumentære flagellære celler. Inde i hoplitemella er choanocytkamre, forskellige celler, kollagenfibre og spikler af diskotrien-typen, som er fraværende i voksne svampe [115] .
Parenkymale larver er de mest komplekse, deres organisation kan variere selv inden for samme slægt. Parenkymalarver er karakteristiske for langt de fleste almindelige svampe. Parenchymulaen er dækket på ydersiden med et enkelt- eller flerrækket lag af enkeltflagellede celler; i strukturen svarer det til de hypotetiske fagocyteller af I. I. Mechnikov [116] . Inde i larven er sclerocytter, arkeocytter, sekretoriske celler, collencites samt larveskelettet, hvis det er karakteristisk for en voksen svamp. I denne henseende kan parenchymulaen til en vis grad betragtes som en "næsten færdig" ung svamp [113] . Parenkymuler, der kommer ind i det ydre miljø, er karakteriseret ved varierende grader af differentiering af larveceller, og nogle gange definitive (det vil sige iboende i en voksen svamp) [115] .
Trihimella er karakteristisk for mange glassvampe [113] . De grundlæggende forskelle mellem trichimella og parenchymula er, at trichimella har celler i den midterste del af bæltet, der bærer op til 50 cilia . Hele larven, inklusive ciliærcellerne, er dækket af et syncytielt lag af pinacoderm, og cilierne kommer frem gennem huller i syncytium. Inde i trichymella er flagellære kamre dannet af ikke-nukleære kravelegemer, som adskiller sig fra dem fra den voksne svamp, fordi de ikke er forbundet med et fælles cytoplasma. Trichymellae har stauroactin spikler, som er fraværende i voksne svampe [117] .
Homoscleromorpha er karakteriseret ved en zincoblastula-larve, der ligner en coeloblastula i udseende, da den er dannet af et enkelt lag af cilierede celler og har et omfattende indre hulrum. Dog er cellerne i det ydre lag forbundet med desmosomer i den apikale del, og fra siden af hulrummet er de underlagt basalpladen, så de kan betragtes som epitelceller. I området af larvens bageste pol er der et bælte af celler med intranukleære parakrystallinske legemer. Larvens indre hulrum indeholder moderceller og symbiotiske bakterier [118] .
For larver af alle typer, undtagen hoplitomella, er anteroposterior polaritet karakteristisk. Det manifesterer sig i kroppens form, arten af ciliærdækslet ved forskellige poler, i ujævn farve, og også på det histologiske niveau (naturen af fordelingen af forskellige typer celler, orienteringen og placeringen af spikler i tilfælde af parenchymula, den ujævne fordeling af symbiotiske bakterier i larvens hulrum i tilfælde af zincoblastula). Mange larvestrukturer dør under udviklingen af larverne og bevares ikke hos voksne. Disse strukturer omfatter larvens ciliærdæksel, som udfører bevægelses-, tilknytnings- og muligvis trofiske funktioner, samt larveskelettet [118] .
Alle svampelarver er lecithotrofe: de bruger blommegranulat og lipidgranulat , der ikke bliver brugt op under embryogenese , som energikilde . På grund af lecithotrofi har svampelarver en relativt kort levetid [113] . Parenchymula af nogle almindelige svampe kan dog fagocytere organiske partikler fra det ydre miljø ved hjælp af flagellerede celler [118] . Normalt stimuleres fremkomsten af larver af lys og sker som regel ved daggry [113] . Mange larver bevæger sig i vandproptrækkeren. Funktioner af svampenes bevægelse, højst sandsynligt på grund af placeringen af cilia, som varierer meget i forskellige grupper [92] .
I larven af den almindelige svamp Amphimedon queenslandica kendes 3 typer celler, der kan udføre en sansefunktion. I den bageste ende af larven er der specialiserede fotoreceptorceller , der danner en ring af pigmenterede celler med fotosensoriske membraner og lange cilia ; de regulerer fototaxi . Den anden type sanseceller er kugleformede celler fyldt med vesikler ; de udtrykker en række postsynaptiske gener. Endelig er der i den forreste ende af larven en gruppe celler udstyret med et enkelt cilium. De er forbundet med andre celler via specielle kontakter, men der er ikke fundet kemiske synapser [72] .
Svampelarver kan hurtigt reagere på miljøstimuli med en række orienterende adfærdsprogrammer såsom geotaksis , fototaxi og rheotaxis . Derudover kan de vælge det underlag, som de efterfølgende falder på [72] .
Efter en vis tid (fra flere timer til flere dage) sætter larverne sig til bunds og begynder at lede efter et passende sted at fæstne sig [113] . Metamorfosen af svampelarver begynder med vedhæftningen af larven til substratet. Yderligere dannes exopinacoderma og basopinacoderma, choanocytiske kamre (eller choanoderma i asconoide repræsentanter) og kanaler, der forbinder med dem, udvikles, porer og osculum dannes. Samtidig forekommer syntesen af spongin, spicules og hovedstoffet i mesohylen. Et enkelt-osculum individ, som dannes direkte fra larven og har et akvifersystem, der er forskelligt fra voksne former, i kalkholdige svampe har en asconoid struktur og kaldes olynthus. Olynthus har et enkelt sæklignende choanocytkammer og et apikalt osculum. I almindelige svampe og Homoscleromorpha har dette stadie en syconoid eller leuconoid struktur og kaldes ragon; den har et osculum og flere choanocytkamre [108] . I de fleste parenkymale larver sker der i løbet af metamorfose ødelæggelsen af integumentære celler, og nye integumenter af den unge svamp dannes af indre celler. I amphiblastula, calciblastula, coeloblastula, zinctoblastula og Halisacra-larver er det kun de ydre celler, der differentierer under larvemorfogenese [119] .
Typen af udvikling forstås som et kompleks af nedarvede og erhvervede morfogenetiske processer forbundet med hinanden. I svampe kendes 8 udviklingstyper, opkaldt efter karakteristiske larver. De er anført i følgende tabel.
Type | Taxon | Æg | Gå fra hinanden | Larve | Metamorfose | aseksuel reproduktion | Kilde |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Amfiblastulære | Calcaronea (lime svampe) | Isolecithal, oligolecithal, oval | Komplet, asynkron, uensartet, krumtapende | Amfiblastula | Ifølge den mesenkymale type: flagellære celler synker indad og giver anledning til choanocytter, mesochilceller, sclerocytter og endopinacocytter, granulære flagellære celler giver anledning til exo- og basipinacoderm | spirende | [120] |
Calciblastular | Calcinea (lime svampe) | Isolecithal, oligolecithal, ingen tegn på polarisering, ingen specielle fødeceller | Fuld, ensartet, polyaksial, der er et knusende hulrum | Til at begynde med får hele blastula-larven en anterior-posterior polaritet og bliver til en calciblastula. Larvens vigtigste celletype er flagellære celler. Der er særlige intercellulære kontakter. | Efter mesenkymal type | spirende | [121] |
trichimeller | glas svampe | Isolecithal, oligolecithal, ingen tegn på polarisering, ingen specielle fødeceller | Fuld, ensartet, asynkron | Trihimella, der er korkkontakter | Ikke beskrevet | Forskellige typer | [122] |
disferulny | Halisarcida (almindelige svampe) | Isolecithal, polylecithal, ingen tegn på polarisering, ingen specielle fødeceller | Fuld, ensartet, asynkron, polyaksial, der er et knusende hulrum. | Coeloblastula, parenchymula, dysferula. Larverne er helt dækket af flageller. Klæbende kontakter til rådighed | Blandet: exopinacoderma udvikler sig i henhold til epiteltypen fra flagelcellerne i larvens bageste pol, og basopinacoderma, ecdopinacoderma og choanoderma udvikler sig i henhold til den mesenchymale type. | Ikke kendt | [123] |
Parenkymal | Almindelige svampe | Strukturen varierer | Fuld, asynkron, uordnet | Parenchymula | Ifølge den mesenkymale type ledsages den af migration af flagellære celler indad og intern udad. Fuldstændig eller delvis fagocytose af flagellære celler i larven | Spiring, fragmentering, gemmulogenese | [124] |
direkte udvikling | Almindelige svampe | Lille, isolecithal, oligolecithal, uden tegn på polarisering | Fuld, ensartet, asynkron | Morule delaminering | Ikke | spirende | [125] |
Wholoblastural | Almindelige svampe | Æg omgivet af et lag af kollagen og slim, isolecithal, oligolecithal, ikke-polariseret | Fuld, ensartet, kan være radial | coeloblastula; klæbende intercellulære kontakter | En del af flagelcellerne bliver smidt ud inde og danner choanocytter og pinacocytter, der bliver tilbage på overfladen - pinacocytter | spirende | [126] |
Zinktoblastulær | Homoscleromorpha | Isolecithal, polylecital, polaritet er ikke udtrykt, der er ingen specialiserede fødeceller | Fuld, ensartet, asynkron, uordnet | I første omgang en coeloblastula, der udvikler sig til en zincoblastula. Basal lamina, desmosomer | Efter epiteltype | Spiring og fragmentering | [127] |
Amfiblast type udvikling. 1 - æg, 2 - inkurvation knusning, 3 - stomoblastula, 4 - inkurvation, 5 - amphiblastula, 6 - olintus
Calciblast type udvikling. 1 - æg, 2, 3 - polyaksial knusning, 4 - coeloblastula, 5 - calciblastula, 6 - begyndelsen af metamorfose, 7 - olintus
Trichimella type udvikling. 1 - æg, 2, 3 - radial knusning, 4 - blastula, 5 - delaminering, 6 - fusion af makromerer med dannelse af trabekulær syncytium, 7 - differentiering af celletyper, 8 - længdesnit af larven, 9 - udseende af trichimella
direkte udvikling. 1 - zygote, 2 - radial spaltning, 3 - dannelse af exopinacoderm, 4 - ung svamp
Dysferul type udvikling. 1 - æg, 2, 3 - polyaksial knusning, 4 - invagination, 5 - dysferula, 6 - ragon
En af varianterne af parenkymal udvikling. 1 - æg, 2 - kaotisk fragmentering, 3 - morula, 4 - parenchymula, 5 - metamorfose
Hel blast type udvikling. 1 - æg, 2 - knusning, 3 - morula, 4, 5 - coeloblastula, 6 - metamorfose
Zinktoblastulær type udvikling. 1 - æg, 2 - knusning, 3 - morula, 4 - coeloblastula, 5 - zincoblastula, 6 - metamorfose
Levetiden for svampe varierer i forskellige arter fra flere uger og måneder til titusinder og hundreder af år. På tempererede breddegrader spænder det fra et til flere år, og ferskvandssvampearter lever normalt kun få måneder, men i nogle tilfælde kan de skabe flerårige formationer af en særlig art. Imidlertid lever marine tropiske svampe, såvel som dybhavsarter, i meget lang tid - op til 200 år eller mere [26] [128] . Rekordholderen for lang levetid blandt svampe er sandsynligvis Monorhaphis chuni — alderen på et eksemplar fanget i 1986 i det østkinesiske hav i en dybde på 1110 m er anslået til 11 (±3) tusinde år [129] .
Nogle arter opnår evnen til seksuel reproduktion i en alder af 2-3 uger, mens andre - først når de når en alder af flere år. Generelt vokser svampe relativt langsomt (den højeste vækstrate blev noteret i former med kort levetid). Svampenes vækst og alder er også meget afhængig af eksterne faktorer, såsom den årlige temperaturforskel. Nogle svampe (Sclerospongia) har en meget langsom væksthastighed, med en stigning på omkring 0,2 mm om året, så alderen på sådanne eksemplarer med en diameter på 1 m kan være 5000 år [26] [128] . Samtidig vokser nogle arter med en hastighed på flere decimeter om året. En ung svamp vokser relativt hurtigt, men med en stigning i kropsvolumen falder dens væksthastighed [130] .
Funktionerne ved svampegenomer blev undersøgt på eksemplet med de almindelige svampe Suberites domuncula og Geodiacydonium . De har relativt store genomer (1670 megabaser, massen af genomisk DNA er omkring 1,7 pg ). Derudover er det vist, at svampegenomer hovedsageligt består af sekvenser, der kun er til stede i genomet én gang (uden gentagelser) [131] . Svampegener indeholder få introner , især proteinkodende gener , og deres introner er ret korte: de fleste af dem er 0,1-2 kilobaser lange, og ingen af de fundne introner var længere end 5 kb [132] . Svampes kernegenom indeholder ParaHox generne , der er en del af homeobox- generne. Situationen med tilstedeværelsen i svampe af andre vigtige homeobox-gener for metazoer, Hox-generne , er mindre klar [133] . Mange svampe har meget små kromosomer , og mikrokromosomer er rigelige i karyotyper [20] .
Mitokondrielt DNA (mtDNA) af svampe har introner, selvom de fleste Metazoa ikke har introner i mtDNA (de eneste undtagelser er koraller og søanemoner) [134] . I kalkholdige svampe har mtDNA en lineær struktur, snarere end cirkulær, som i de fleste Metazoa. I Clathrina clathrus er mitokondrielt DNA således repræsenteret af 6 lineære kromosomer. Derudover sker der i denne svamp tRNA- modifikation i mitokondrier , og rRNA'er er fragmenteret [135] . Det skal understreges, at der i forskellige svampe i mitokondrier er forskellige forskelle fra den genetiske standardkode . Så i glassvampe koder AGR- kodonet ikke for arginin , men serin , og i kalksvampe Sycon ciliatum , Sycon coactum og Petrobiona massiliana koder det for glycin eller serin. Også hos P. massiliana koder AUA-kodonet ikke for isoleucin , men for methionin . I kalksvampe Clathrina clathrus og Clathrina aurea er UAG-kodonet ikke en terminator , men koder for tyrosin , og CGN-kodonerne (N er et hvilket som helst nukleotid ) koder for glycin i stedet for arginin . Endelig, i den kalkholdige svamp Leucosolenia complicata , begyndte AGR-kodoner at kode for methionin [136] .
I svampe er mange gener og proteiner blevet identificeret, der er ansvarlige for organiseringen af deres kroppe. Adhæsionsmolekyler, der sikrer cellernes interaktion med hinanden, såvel som med den ekstracellulære matrix , er blevet identificeret . Det vigtigste molekyle, der sikrer interaktionen mellem to celler, er aggregeringsfaktoren (AF). Galectin medierer AF-binding til membrancelleaggregationsreceptoren (AR). Nøgleproteiner i den ekstracellulære matrix - kollagen - og fibronektinlignende proteiner - interagerer med integriner placeret i cellemembranen . I svampe er der identificeret mindst ét morfogen , myotrophin , som højst sandsynligt er involveret i dannelsen af kroppens akse. Derudover optræder mange proteinfamilier i svampe , der er karakteristiske for andre Metazoa: ekstracellulære matrixproteiner (kollagen, proteiner indeholdende FN3- , SRCR , SCR- domæner ); proteiner involveret i signaltransduktion ( tyrosinkinaser ); proteiner af medfødt immunitet ( cytokiner , (2-5)A-syntetase, variable Ig -lignende domæner) [21] . Således indikerer data fra molekylærbiologi , at svampe ikke er uorganiserede ophobninger af celler, men komplekst organiserede dyr med en specifik kropsplan [137] .
Svampe har ikke ægte neuroner og et nervesystem , men de har gener forbundet med neuronal funktion, adfærdsreaktioner på eksterne stimuli og sensoriske celler involveret i signalopfattelse og udtrykker gener, der er karakteristiske for neuroner. Sekventering af genomet den almindelige svamp Amphimedon queenslandica samt analyse af transkriptomerne af svampe af forskellige klasser viste, at svampe har mange gener, der er karakteristiske for celler i nervesystemet i cnidarians og bilateralt symmetriske dyr. Blandt dem er gener forbundet med hurtig synaptisk transmission: spændingsstyrede ionkanaler , neurosekretoriske proteiner fra SNARE -gruppen (syntaxin1, SNAP-25 , synaptobrevin ); gener forbundet med den primære bestemmelse af neurogene felter (herunder proteiner fra Notch-Delta-signalvejen ); enzymer forbundet med syntesen af neurotransmittere (herunder aromatisk aminosyredecarboxylase og tryptophanhydroxylase ); de fleste gener af postsynaptiske slutninger ( NOS , citron og ionotrope glutamatreceptorer ) [72] . Samtidig er natriumkanaler til stede i choanoflagellater fraværende i svampe [36] .
Svampe distribueres over hele verden. De fleste arter lever i havvand fra polarområder til tropiske områder [26] [86] . Samtidig når svampe den største artsdiversitet netop i de tropiske og subtropiske egne af Verdenshavet [26] . 219 [138] arter (ifølge andre kilder, omkring 150 [28] ) lever i ferskvandsforekomster.
De fleste arter lever i roligt og klart vand, da partikler af silt og sand, der er suspenderet i vand eller hævet fra bunden af strømme, kan tilstoppe porerne i svampenes kroppe og derved gøre vejrtrækning og føde besværlig [139] . Da svampe fører en stillesiddende livsstil, har de brug for et solidt substrat for deres udvikling og vækst. I den forbindelse opstår der ophobninger af svampe på steder, hvor der er stenede materialer på bunden: sten, kampesten, småsten osv. [26] Nogle arter er dog i stand til at fæstne sig i bløde sedimentære bundaflejringer ved hjælp af en rod -lignende basis af kroppen [140] [28] .
De fleste svampe lever på lave dybder: op til 100-500 m. Med stigende dybde falder antallet af svampearter. På dybder over 1000-1500 m er svampe sædvanligvis ret sjældne, så antallet af dybhavsarter er lille [26] [28] .
I tempererede farvande er svampe mere talrige, men mindre forskellige end i troperne [26] . Det skyldes sandsynligvis, at der i troperne er mange organismer, der lever af svampe [141] . Glassvampe er mest talrige i polære farvande såvel som på store dybder af tempererede og tropiske hav, da deres porøse kropsstruktur giver dem mulighed for at udvinde madpartikler fra disse madfattige farvande med minimale omkostninger. Almindelige svampe og kalkholdige svampe er talrige og varierede i roligere ikke-polære farvande [27] .
Svampe, der lever i tidevandszoner, er godt tilpasset til et kort ophold i det fri, når de ved lavvande stikker ud af vandet. Samtidig er deres mund og porer lukket, hvilket forhindrer overdreven tab af fugt og udtørring [26] .
Blandt de endemiske stoffer skiller Bajkalsøens svampe sig ud [142] , repræsenteret af den endemiske familie Lubomirskiidae , som omfatter 4 slægter og 13 arter [143] .
Forskelle i levesteder for forskellige klasser af svampe er angivet i følgende tabel [86] :
Vandtype [86] | Dybde [86] | Overfladetype [86] | |
---|---|---|---|
lime svampe | Marine | Mindre end 100 m | Solid |
glas svampe | Marine | Store Dybder | Blød eller hård nedbør |
Almindelige svampe | Marine, frisk (ca. 80-90% af alle kendte svampearter) [144] | Mellemtidevand til afgrund ; _ [86] rovsvampe kan findes i en dybde på 8840 m [81] | Nogen |
En særlig type rev er svamperev [145] . Sådanne rev var tidligere udbredt i Jordens historie [146] . De tidligste af dem går tilbage til Mellemtrias (245-208 millioner år siden), og de nåede deres største velstand i slutningen af Jura (208-146 millioner år siden). På dette tidspunkt krydsede et system af svamperev, hovedsagelig dannet af seksstrålesvampe og med en længde på omkring 7 tusinde km, det nordlige bassin af det gamle Tethys-hav ; det er den største blandt de kendte strukturer, der nogensinde er skabt af levende organismer. Et kraftigt fald i antallet af svamperev skete i kridttiden på baggrund af en stadigt stigende dominans af koralrev [147] .
Lavtvandssvamperev er nu fraværende, og alle kendte lignende rev er dybvandede [148] . Moderne svamperev kræver unikke levevilkår, der kan forklare deres sjældenhed. De forekommer i skyttegravene på kontinentalsoklen , på steder med optimale betingelser for deres udvikling: med en relativt lav sedimentationshastighed, med høje strømhastigheder [146] , høje koncentrationer af siliciumdioxid i vandet og lave iltkoncentrationer, med en stabil havbund bestående af sten, groft grus og store kampesten, ved en vandtemperatur på 5,5-7,3 °C [147] . Svamperev er i øjeblikket kendt i den vestlige del af den canadiske kontinentalsokkel [149] , udbredt i Nordatlanten, i det canadiske Arktis og på kontinentalsoklen i Antarktis [148] . Et rev dannet af siliciumsvampe ( Demospongiae ) findes i det arktiske hav ud for Axel Heiberg Island [150] . Fire rev dannet af seksstrålende svampe i Queen Charlotte Bay i en afstand af 70-80 km fra kysten og i en dybde på 165-240 m, optager et areal på 700 km² af havbunden [148] . Nogle svampe af slægten Heterochone i det nordlige Stillehav kan skabe over 20 m høje rev, der strækker sig over flere kilometer. Også langs dybhavskoralrev er der normalt en zone af koralrester , som er domineret af svampe, blandt hvilke der er arter, der ødelægger døde koraller [ 151] . I den sydvestlige del af Barentshavet findes dybhavssamfund af svampe og brachiopoder [146] .
Svampe kan indgå i symbiotiske forhold med repræsentanter for de fleste grupper af organismer [152] : med alger [153] , svampe [154] , prokaryoter [155] osv.
Medlemmer af Porifera phylum giver levested for mange encellede og flercellede organismer. Flercellede organismer fungerer normalt som kommensaler og sætter sig på overfladen af svampens krop og i dens indre hulrum uden at forstyrre dens vitale aktivitet [156] . Blandt endobionterne af svampe , er cnidarians , turbellarians , nemertines , sipunculider , polychaetes , bløddyr , krebsdyr , multigenitalier , pighuder , ascidianer og fisk blevet noteret [157] .
Encellede symbionter af svampe kan være dinoflagellater , zoochlorella , rødalger , trådformede grønne alger og svampe [156] . Ferskvandssvampe findes oftest i symbiotiske forhold med forskellige alger, som bestemmer deres grønne farve [26] .
Svampe, der er vært for fotosyntetiske endosymbionter, udsender tre gange mere ilt, end de optager, og producerer mere organisk stof, end de forbruger. Denne rolle af svampe i dannelsen af primærproduktion er især vigtig i Australian Great Barrier Reef , men i det Caribiske Hav er den ikke så stor [158] .
Særligt vigtige svampe-symbionter er dog de obligatoriske artsspecifikke autotrofe eller ikke-autotrofe prokaryoter (bakterier og archaea ), der tager ophold i mesohylen. Samspillet mellem svampe og disse mikroorganismer kan forekomme på forskellige måder. Det unikke ved symbiosen af svampe med prokaryoter ligger i, at alle svampearter, der er undersøgt indtil videre, har symbiotiske associationer med en eller flere arter af bakterielle symbionter [155] [159] [160] [161] .
Prokaryote symbionter er som regel placeret mellem elementerne i mesohylen og er fysisk adskilt fra vandet af pinacoderm. Der kendes dog svampe, hvis symbionter er intracellulære: de er lokaliseret i specielle celler, bakteriocytter [162] . Biomassen af prokaryote endosymbionter kan være ret betydelig og udgøre op til 40 % (og endda op til 60 %) af massen af værtssvampen, og koncentrationen af bakterielle symbionter i svampen kan være 2-3 størrelsesordener højere end koncentrationen af prokaryote organismer i det omgivende vandmiljø [163] . Prokaryoter kan trænge ind i en svamps krop på to måder: fra vandet i miljøet eller ved lodret overførsel fra modersvampen til den næste generation gennem æg eller larver; muligheden for vertikal overførsel af prokaryote symbionter indikerer deres usædvanlige betydning for svampenes liv. Svampe formår at opretholde forskellige, men samtidig specifikke mikrobielle samfund i sig selv, på trods af at mange marine mikroorganismer trænger ind i deres kroppe sammen med strømmen af vand under filtreringsfodring [164] .
Prokaryoter af den mest forskelligartede systematiske position, der tilhører omkring 20 bakterielle phyla , sætter sig inde i svampene , og repræsentanter for en phylum - Poribacteria - findes udelukkende i svampe. Symbiotiske prokaryoter kan deltage i forskellige fysiologiske processer af svampe, for eksempel i cirkulationen af uopløselige proteiner og strukturelle omlejringer af det organiske skelet og ekstracellulære matrix. Mange symbiotiske prokaryoter syntetiserer antibiotika og skarpe lugte, der frastøder rovdyr. De kan også tjene som en ekstra kilde til ernæring for svampe, og begge prokaryoter selv kan absorberes af fagocytose, såvel som deres metaboliske produkter [165] . Det kan siges, at værtssvampen og de mikroorganismer, der bebor den, er metabolisk forbundet og udveksler nitrogenforbindelser , CO 2 -fikseringsprodukter , sekundære metabolitter og organiske forbindelser opnået fra vand [164] . For eksempel lever autotrofe mikroorganismer inde i svampen Lophophysema eversa , der er i stand til at oxidere ammonium , nitrit og sulfid og spiller derfor en vigtig rolle i kredsløbet af kulstof, nitrogen og svovl i svampens krop. Derudover neutraliserer de ammonium, nitrit og sulfid, der er giftige for værtssvampen [166] .
Svampe indgår i en række forhold med andre dyr. For eksempel kan den ret store svamp Lissodendoryx colombiensis , som lever på stenede underlag, også befinde sig i søgræsbede . Samtidig lader den sig omgive og bevokse med svampe, der lever i søgræs og er farlige for lokale søstjerner ; således giver Lissodendoryx colombiensis sig selv beskyttelse, og svampe af søgræssenge får mulighed for at leve på en vis højde i forhold til havbunden [167] .
Relationerne mellem krebsdyr og svampe er særligt forskellige [26] . Mange arter af små copepoder , isopoder og amphipoder lever sammen eller snylter svampe. Decapoder og rejer bruger ofte svampe som ly mod fjender. Rejer af slægten Synalpheus fra familien Alpheidae danner kolonier inde i svampe, og hver art af rejer lever kun i en bestemt type svamp; dette gør slægten Synalpheus til en af de mest talrige slægter af krebsdyr . Arten Synalpheus regalis bruger ikke kun svampe til mad, men også til beskyttelse mod andre rejer og rovdyr. I en svamp kan 16 tusinde rejeindivider leve, der lever af de største partikler, der kommer ind i svampens krop under filtreringsfodring [168] [169] . I en anden rejefamilie, Spongicolidae , er næsten alle repræsentanter obligatoriske symbionter af dybhavsglassvampe ( fritlevende former kendes kun i slægten Microprosthema ) [170] . Især hannen og hunnen fra slægten Spongicola slår sig ned i hulrummet i glassvampen Euplectella oweni på larvestadiet, og i voksen tilstand kan de ikke forlade svampens krop [26] .
Svampenes utiltrækkendelighed for rovdyr bruges ofte af nogle krabber (for eksempel Dromia personata ), som bærer svampestykker på sig selv og støtter dem med deres bagerste lemmer. Med tiden antager svampen form som en skal [171] [172] . Den skarpsnude krabbe Oregonia gracilis fastgør svampe, alger og fastsiddende dyr til sin skal, så der dannes et mikrosamfund på ryggen, der maskerer krabben [173] . 13 arter af eremitkrebs kan danne kommensal symbiose med korksvamp ( Suberites domuncula ) [174] . Sidstnævnte sætter sig på en tom skal af et gastropod-bløddyr, og en eremitkrabbe sætter sig i den samme skal. Med tiden er hele skallen overgroet med en svamp; inde i sidstnævnte dannes et spiralhulrum, hvori eremitkrebsen lever [26] .
Nogle dyr bruger separate nåle af svampe som beskyttelse, som deponeres i masse efter deres død i bunden. Disse dyr bygger deres huse delvist eller fuldstændigt af spicules og pigge af svampe ( foraminifera , nogle orme, holothurian Pseudostichopus trachus , etc.) [26] .
Nogle gange kan fastsiddende, vedhæftede dyr slå sig ned på svampe, som omfatter forskellige smykker (især balanus ). Hårmuslinger findes ofte på rodtotten af nåle fra en række arter af glassvampe, og kolonikoraller (Palythoa) kan også sætte sig . Nogle svampe ( Axinella ) er permanent beboet af krebsdyranemone ( Parazoanthus axinellae ) [26] .
Mange svampe har spikler, der beskytter dem mod at blive spist af pighuder og andre rovdyr [158] . Havskildpadder lever dog let af svampe, og silicaspikler kan udgøre op til 95% af deres afføring. Svampe er typiske passivt giftige dyr, der bruger deres giftige metabolitter [176] inklusive naturlige haloalkaloider [177] til at beskytte sig mod fjender . Det første toksin, der blev isoleret fra svampe ( Suberites domuncula ) var et stof kaldet suberitin [176] . Bromphakelin gruppe toksiner blev først isoleret fra svampen Phakellia flabelata ; et giftstof, der i struktur ligner dibromysophakelin, blev fundet i svampen Acanthella carteri [177] . Pyrrolalkaloider findes i vid udstrækning blandt svampe, især repræsentanter for familien Agelasidae [177] . 9 ud af 16 antarktiske svampe og 27 ud af 36 caribiske svampe har vist sig at være giftige for fisk . Samtidig er der blandt fisk arter specialiseret i at fodre med svampe ( maurisk idol , englefisk af slægten Apolemichthys [178] , sommerfuglefisk af slægten Corradion [179] osv.) [86 ] . Nøgensnegle bløddyr af Doridacea-gruppen har en snæver specialisering, der kun lever af visse typer svampe.
Toksiner frigivet af svampe kan også rettes mod andre fastsiddende organismer (for eksempel bryozoer og ascidianer ), så de ikke sætter sig på svampe og i deres umiddelbare nærhed, så svampe med succes kan erobre nye områder for livet. Eksempler på sådanne toksiner er ageliferin og dibromagelaspongin, syntetiseret af svampe fra slægten Agelas . Den caribiske svamp Chondrilla nucula frigiver toksiner, der dræber koralpolypper , og svampen vokser på deres skeletter. Organiske forbindelser, der i struktur ligner hymenialdisiner , samt 2-bromaldizin, som er karakteriseret ved en moderat antimikrobiel virkning, er blevet fundet i forskellige typer svampe [177] .
Mange svampe har en stærk lugt, såsom "hvidløg" -svampen Lissodendoryx isodictyalis . Nogle arter kan forårsage dermatitis hos mennesker gennem direkte kontakt [176] . For eksempel kan berøring af den caribiske "ild" -svamp Tedania ignis forårsage alvorlig hudirritation [180] .
Glassvampe syntetiserer ikke toksiner, fordi der er få rovdyr på de store dybder, hvor de lever [139] .
Der er en familie af snøreinsekter - Sisiridae (Sisyridae), hvis repræsentanter snylter ferskvandssvampe. Hunnen lægger sine æg på planter, der hænger over vandet. Efter udklækningen går larverne i vandet og leder efter svampe at spise på. Deres aflange munddele er designet til at gennembore svampens integument og suge væske fra dens krop. Hos nogle arter binder larverne sig til overfladen af svampen, mens de hos andre sætter sig i de indre hulrum i dens krop. Den fuldt dannede larve kommer ud af vandet og spinder en kokon, hvori den forpupper sig [181] .
For det meste lever svampe af gastropoder fra familien Pleurotomaria [182] . Nogle søstjerner har også specialiseret sig i at spise svampe (for eksempel arter af slægten Henricia ) [183 ]
De mest almindelige sygdomme er blandt svampene i Papua Ny Guinea , Mexico og Great Barrier Reef . På trods af deres enorme økologiske og økonomiske betydning er svampesygdomme dårligt forstået. Det er kendt, at svampe , vira , bakterier (inklusive stammer af slægterne Bacillus og Pseudomonas ) kan fungere som patogener . Sygdomsepidemier blandt svampe har vist sig at være relateret til miljøforhold såsom klimaændringer [ 184] .
Caribiske svampe af slægten Aplysina lider af en særlig sygdom kendt som "rød stribe syndrom". På kroppen af syge svampe dannes et eller flere rustfarvede bånd, nogle gange omgivet af bånd af dødt væv. Svampens krop kan være helt omgivet af sådanne læsioner. Sygdommen ser ud til at være smitsom, og omkring 10 % af Aplysina cauliformis er inficeret på Bahamas rev [185] . Den lyse farve på båndene skyldes cyanobakterier , men det vides ikke, om dette er ansvarligt for sygdommen [185] [186] .
Kedelige svampe af familien Clionaidae udskiller særlige stoffer produceret af arkeocytter og tillader dem at bore i sten, koraller og skaller af døde bløddyr [187] .
Flaskedelfiner fra Shark Bay i det vestlige Australien bruger svampe på en interessant måde: de fastgør svampe til deres talerstol for at beskytte den mod skader, mens de fouragerer i sandbunden [188] . Denne adfærd, kaldet sponging, kendes kun fra Shark Bay flaskenæsedelfiner, hvor hunnerne oftest udviser svamp. Det har vist sig, at mødre underviser deres døtre i at svampe, hvor alle delfiner, der viser svamp, er nære slægtninge til hinanden (så at svampen ser ud til at være en nylig erhvervelse) [189] [190] .
Det er kendt, at almindelige svampe, men ikke eumetazoer, kan syntetisere 24-isopropylcholestan , et stabilt derivat af 24- isopropylcholesterol . Det er blevet vist, at choanoflagellater, de nærmeste encellede slægtninge til dyr, heller ikke er i stand til at syntetisere 24-isopropylcholestan; derfor kan tilstedeværelsen af 24-isopropylcholestan i fossile rester bruges til at bedømme eksistensen af svampe på det tidspunkt [191] . Ifølge data fra 2005 er de ældste fund af 24-isopropylcholestan 1800 millioner år gamle [192] , men en mere nøjagtig analyse viste, at denne biomarkør dukkede op kun kort før slutningen af den proterozoiske istid , det vil sige for 635 millioner år siden [ 193] . Der er således ingen beviser for eksistensen af svampe før den proterozoiske istid. Desuden kunne 24-isopropylcholestan, en "svampebiomarkør", også syntetiseres af andre organismer, såsom tang [194] .
Selvom molekylære ure og biomarkører indikerer, at svampe eksisterede længe før den kambriske eksplosion , forekommer siliciumspikler, der ligner almindelige svampe, kun i den geologiske optegnelse fra Cambrium [195] . Der er dog ubekræftede data om fundene af siliciumspikler i sten, der er 750 millioner år gamle [196] . De velbevarede ældste svampefossiler fundet i Doushantuo-formationen er 580 millioner år gamle og dateres til Ediacaran-perioden . Disse fossiler, hvori spikler, pinacocytter, porocytter, arkeocytter, sclerocytter og indre hulrum kan skelnes, blev tildelt almindelige svampe. Andre mulige almindelige svampe er blevet fundet i tidlige kambriske aflejringer i Maotianshan-skiferen og er blevet dateret til 525 til 520 Ma [197] . De ældste fossiler af glassvampe er 540 millioner år gamle og er blevet fundet i de stenede klipper i Australien, Kina og Mongoliet [198] . I de tidlige kambriske svampe fra Mexico , der tilhører slægten Kiwetinokia , er sammensmeltningen af flere små spicules til at danne en stor spicule blevet bekræftet [199] . Calciumcarbonat-spikler, karakteristisk for kalkholdige svampe, er blevet fundet i Australien i tidlige kambriske klipper i alderen 530 til 523 Ma. Ferskvandssvampe dukkede op meget senere. De tidligste fossiler af ferskvandssvampe dateres tilbage til mellemeocæn og er 48 til 40 millioner år gamle [198] . Selvom 90% af moderne svampe er almindelige svampe, er de fossile rester af repræsentanter for denne gruppe sjældnere end dem fra svampe fra andre grupper, da deres skelet er dannet af relativt blød, dårligt forstenet svamp [200] . Udseendet af endosymbionter inde i svampe går tilbage til det tidlige siluriske [201] .
Der er indikationer på, at svampe kunne have eksisteret så tidligt som for 890 millioner år siden, men dette spørgsmål kræver yderligere forskning [202] .
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Som allerede bemærket i afsnittet "History of the study" blev svampe (type Porifera) i det meste af det 20. århundrede inkluderet i Metazoa (ægte dyr) og som en Parazoa-gruppe modsat alle deres andre repræsentanter ( Eumetazoa ) [16 ] . Samtidig blev der normalt ikke sat spørgsmålstegn ved Poriferas monofyli [ 204] , men sådanne tvivl opstod med hensyn til Metazoa som helhed. I 1970-1980. En række zoologer holdt sig til hypotesen om den uafhængige oprindelse af svampe (sammen med choanoflagellater ) og Eumetazoa fra encellede forfædre (formodentlig fra prasinofyt-alger ) [205] [206] .
Anvendelsen af metoderne til molekylær fylogenetik satte en stopper for tvivlen om Metazoa's enhed; det viste sig også, at choanoflagellater er en søstergruppe til Metazoa som helhed [207] . Data fra molekylære undersøgelser vedrørende svampemonofili har imidlertid været modstridende. Resultaterne af en række undersøgelser opnået siden 2001 indikerede således, at nogle grupper af svampe systematisk er tættere på eumetazoer end andre grupper. Dette betød parafilien af Porifera: det viste sig, at den sidste fælles forfader til svampe var forfaderen til ikke kun svampe, men også eumetazoer. En analyse af rRNA-gener i 2001 viste, at de mest fundamentale forskelle inden for svampe er mellem glassvampe og alle andre svampe, og eumetazoer er tættest på kalkholdige svampe [204] . To 2007-analyser, baseret på forskelle i henholdsvis rRNA-gener og spicules, viste, at glassvampe og almindelige svampe er meget tættere beslægtede end nogen af disse grupper er til kalkholdige svampe, og sidstnævnte er til gengæld tættest på eumetazoam [198 ] [208] .
Andre anatomiske og biokemiske data peger på nærheden af eumetazoans og Homoscleromorpha, en klasse af svampe, der længe har været betragtet som en del af almindelige svampe. Nuklear DNA-analyse udført i 2007, som ikke omfattede glassvampe og ctenophorer , viste, at klassen af svampe tættest på eumetazoaner er klassen Homoscleromorpha, den næstnærmeste er kalksvampe, og almindelige svampe er evolutionære "tanter" for begge grupper [209 ] . Homoscleromorpha spermatozoer deler en række træk med eumetazoan spermatozoer, som er fraværende i alle andre svampe. Hos både Homoscleromorpha og eumetazoans er lag af celler knyttet til en tæppelignende basalmembran, der primært består af type IV kollagenproteinet, som ikke findes i andre svampe. Spongin, som understøtter mesochylen af almindelige svampe, er imidlertid tæt på type IV kollagen [210] .
Så ifølge ovenstående data er svampe de tidligste udløbere af kladen af ægte flercellede dyr (Metazoa). Men i 2008 blev der udført en analyse af 150 gener fra 21 biologiske arter (fra svampe til mennesker; svampe i denne analyse var kun repræsenteret af to arter), som viste, at der i bunden af Metazoa-træet ikke er svampe, men ctenoforer. Hvis hans data er korrekte, så afledte ctenophorer enten alle deres komplekse strukturer uafhængigt af Metazoa, eller også havde svampenes forfædre en meget mere kompleks struktur, og alle moderne svampe er radikalt forenklede former [211] . Senere data understøtter den version, at ctenophorer er en søstergruppe til andre metazoer [212] [213] [214] [215] . De seneste data om morfologi, udviklingstræk og molekylærbiologi (især analysen af mitokondrielt ribosomalt DNA, samt 18S og 28S nuklear mitokondrielt DNA [216] ) indikerer, at svampe stadig er en monofyletisk gruppe og sammen med cnidarians virker som søstergrupper i forhold til bilateralt symmetriske dyr [217] .
Inden for svampefylum anses glas og almindelige svampe for at være tættest på hinanden med hensyn til både molekylære og anatomiske og palæontologiske data. Monofilien af glassvampe, kalksvampe og to underklasser af kalksvampe (Calcinea og Calcaronea) er blevet bekræftet. Imidlertid har fylogenetiske forhold inden for almindelige svampe undergået betydelige ændringer. En udpræget monofyletisk Homoscleromorpha-gruppe blev isoleret fra almindelige svampe på ranglisten af klasse, og de ordener og familier, der forblev i Demospongiae, danner også en monofyletisk gruppe, og de er underopdelt i fire klynger over ordenen , nu betragtet i rækken af underklasser [218] . Hvad angår typen Porifera som helhed, tillader de tilgængelige data os ikke at drage en entydig konklusion, om dette taxon er monofyletisk eller parafyletisk ; i de undersøgelser, der understøtter svampenes monofyli, optræder Homoscleromorpha som en søstergruppe til de kalkholdige svampe. Under alle omstændigheder afveg alle fire klasser af svampe, der nu skelnes, fra hinanden for over 600 millioner år siden [219] .
Arkæocyater er en gruppe dyr, hvis fossiler er rigelige i de tidlige kambriske aflejringer (530 til 520 millioner år siden), men helt fraværende i senkambriske aflejringer. De blev tilskrevet slægtskab med svampe, cnidarians, alger og foraminiferer, og det blev foreslået at udpege dyr eller endda et kongerige (Archaeata eller Inferibionta) som en separat type (Archaeocyatha). Siden 1990'erne er arkæocyater imidlertid blevet betragtet som en ejendommelig fossil gruppe af svampe [220] .
Tidligere omfattede svampe en gruppe kambriske sæklignende organismer kendt som Chancelloriidae . Baseret på ligheden mellem skleritterne fra Chancelloriidae og de svampede fibre i almindelige svampe, blev disse to grupper bragt sammen [221] , men i 2002 fremkom der data om, at Chancelloriidae ikke kan betragtes som en del af svampe, fordi disse organismer er et mellemprodukt forbindelse mellem svampe og mere velorganiserede dyr. Som et af beviserne for sidstnævnte position blev strukturen af integumentet af Chancelloriidae citeret: de er tykkere og tættere end svampe [222] . I 2008 blev der udført en detaljeret analyse af skleritterne fra Chancelloriidae, som viste, at de i struktur er meget tæt på skleritterne fra Halkieriidae — en gruppe mobile bilateralt symmetriske dyr, der i udseende ligner ringbrynjeforbindelser og kendt fra fossile rester fra det tidlige og mellemste kambrium [223] .
Carl Linnaeus, som tildelte de fleste fastsiddende dyr til ordenen Zoophyta af klassen Vermes, placerede fejlagtigt den almindelige svampeslægt Spongia i ordenen Alger (alger) til planter [224] . Efterfølgende blev svampe isoleret i lang tid som et separat underrige Parazoa i dyreriget, hvilket kontrasterede dem med eumetazoer, som omfatter alle andre dyr (undtagen lamellære ) [220] .
I øjeblikket kendes omkring 8000 (ifølge andre skøn, mere end 15.000 [138] [225] ) arter af svampe, hvoraf 219 [138] (ifølge andre kilder, 150 [32] ) er ferskvand. Moderne typer af svampe er opdelt i fire klasser [226] .
Klassen kalksvampe ( lat. Calcarea ) omfatter 680 arter forenet i 5 ordener ( Baerida , Leucosolenida , Lithonida , Clathrinida , Murrayonida [227] [228] ), 24 familier og 577 slægter, som er cirka 8,2% af alle beskrevne typer af svampe. Klassen er anerkendt som monofyletisk. Kalksvampe er udelukkende marine organismer, der beboer alle vandområder fra kyst til badehav . Mineralskelettet af disse svampe består kun af calciumcarbonat. Spikler (to-, tre- og firstrålede) er placeret frit i mesohylen; nogle gange danner spicules loddet til hinanden et tæt skelet. Klassen præsenterer alle varianter af akvifersystemets struktur. Larven er enkeltlags, med et hulrum indeni (amphiblastula eller calciblastula). Klassen er underopdelt i to monofyletiske underklasser, Calcaronea (amphiblastula larve; de første tre ordener anført ovenfor) og Calcinea (calciblastula larve; to resterende ordener) [226] .
Svampe af klassen Homoscleromorpha blev tidligere klassificeret som en del af en underklasse af almindelige svampe, men moderne fylogenetiske undersøgelser viser, at dette er en klart defineret gruppe af svampe, uafhængig af almindelige svampe. Denne klasse omfatter en orden Homosclerophorida med to familier og 6 slægter. Repræsentanter for klassen er små glatte svampe med en kropsform fra kortikal til klumpet, der lever i havene på lave dybder. Akvifersystemet er sylleybid eller leuconoid. Der kan være et uorganisk silica-skelet, repræsenteret af små fireakslede spicules og deres derivater, og spiculernes stråler kan forgrene og bøje. Den basale del af cellerne i choanodermis og pinacoderm er underlagt af basalpladen, selve cellerne er forbundet med specialiserede kontakter. Den basale lamina indeholder type IV kollagen, tenascin og laminin. Denne struktur af choanodermis og pinacoderm svarer til strukturen af epitelet af eumetazoaner. I ynglesæsonen dækker basalpladen spermatocysten og er til stede i larverne. Exo- og endopinacocytter er udstyret med flageller. Et lille udvalg af celletyper er karakteristisk. Svampene, der indgår i klassen, er viviparøse, larven er zincoblastula. Aseksuel reproduktion - i form af knopskydning og fragmentering [229] .
Klassen af almindelige svampe ( lat. Demospongiae ) omfatter 83,3 % af alle moderne svampe - omkring 6900 arter (sammenlagt i 12 ordener: Agelasida , Astrophorida , Chondrosida , Dendroceratida , Dictyoceratida en ] , Halichondrida , Haplosclerida , Lithistida , Poecilosclerida , Spirophorida , Verongida [227] [228] ). Hav- og ferskvandsindbyggere. Skelettet er kun svampet eller svampet med kiselholdige spikler, som er opdelt i makrosklera og mikrosklera afhængig af deres størrelse. Spongin danner individuelle fibre eller kombinerer spicules. Nogle former er fuldstændig blottet for skeletelementer. Kropsformen er varieret; grundvandssystemet er hovedsageligt leuconoid, men rovsvampe fra ordenen Poecilosclerida har fuldstændigt mistet grundvandssystemet. Larverne er for det meste parenchymula, men nogle grupper har enkeltlags larver. I forskellige former forekommer viviparitet, ovoviviparitet og ekstern udvikling. Der skelnes mellem fire underklasser inden for Demospongiae: Keratosa ( ordenerne Dendroceratida og Dictyoceratida), Myxospongiae (eller Verongimorpha : ordenerne Chondrosida og Verongida), Haploscleromorpha (ordenen Haplosclerida) og Heteroscleromorhas (ordenen Haplosclerida) og Heteroscleromorha-ordenen [230] [231] .
Glassvampeklassen ( lat. Hexactinellida, Hyalospongia ) omfatter omkring 600 arter (7,3% af alle beskrevne Porifera-arter), samlet i 6 rækkefølger ( Amphidiscosida , Aulocalycoida , Fieldingida , Hexactinosida , Lychniscosida , Lyssacinosida [227] [228] ), 26 familier og 166 slægter. De lever i havene på dybder fra 5 til 6770 m. Skeletelementerne er hovedsageligt repræsenteret af seksstrålede spikler og deres derivater. Makrosklera, loddet til hinanden, danner stive skeletstrukturer. De fleste af cellerne er kombineret til syncytium, og individuelle celler placeret i lommer eller kapsler af syncytium kan repræsenteres af specielle porekontakter. Akvifersystemet er syconoid, sylleybid eller leuconoid. Alle repræsentanter for klassen er viviparøse trichimella-larver. Der er 2 underklasser af glassvampe: Amphidiscophora og Hexasterophora [232] . Navnene på underklasserne er forbundet med formen af mikrosklera: i repræsentanterne for underklassen Amphidiscophora (indeholder den første af de anførte ordener), er mikrosklera amfidiske (tynde stænger, i begge ender af hvilke der er kronblade af flere lapper ), og i svampene af underklassen Hexasterophora (5 resterende ordener) - hexasters (små seksstrålede nåle, hvori strålerne ofte bærer forskellige vedhæng i enderne) [233] .
En række faktorer kan negativt påvirke størrelsen af svampepopulationer, forårsage deres undertrykkelse og død. I øjeblikket er den største trussel mod faldet i antallet af mange arter menneskelig økonomisk aktivitet. Især udgør trawlfiskeri en trussel mod svampe , hvor fangster af svampe kan nå op til 5-12,5 tons pr. sømil . Under dens indflydelse skete der i midten af det 20. århundrede, i løbet af få årtier, mange steder i oceanerne en kraftig nedbrydning af svampebopladser; Talrige fakta om fuldstændig ødelæggelse af svampebiotoper er kendt . Som et resultat af denne type fiskeri i Barentshavet er den samlede biomasse af svampe (især Geodia barretti og Thenea muricata ) faldet med to størrelsesordener [234] , og i den centrale del af havet, er massebosættelserne af svampe næsten fuldstændigt forsvundet [235] [236] .
I 2002 blev der indført et frivilligt og reguleret forbud mod bundtrawl i områder, hvor der er kendt dybhavssvamprev. Frivillig opgivelse af fiskere er dog ikke en fuldstændig effektiv metode [237] .
Forureningen af verdenshavene , især kystvande i tætbefolkede områder, udgør også en fare for svampe . En stigning i eutrofiering på grund af forurening af det lave kystvand i Sortehavet med spildevand og det efterfølgende fald i koncentrationen af ilt i vandet førte således til et fald i forekomsten i denne region af svampen Halichondria panicea, som er udbredt i Arktis og Nordatlanten , som i øjeblikket er opført som en sårbar art i Sortehavets Røde Bog [238] .
Calciumcarbonat- eller silicaspikler gør de fleste svampe for hårde til enhver brug, men to svampe - Hippospongia og toiletsvamp ( Spongia ) - har bløde skeletter. I Europa har disse svampe fundet en række anvendelser siden oldtiden. De blev brugt som hjelmforinger, bærbare drikkebeholdere og som byvandsfiltre. Før opfindelsen af syntetiske svampe blev de brugt til vask, som et middel til at påføre maling og glasur . Inden for zooteknik og veterinærmedicin er Euspongia- svampe blevet brugt til at indsamle sædceller under kunstig insemination af husdyr [239] . Tørre stødte svampe tjente som et slibende materiale til polering af metal-, træ- og lerprodukter [240] . Men på grund af overfiskeri var svampe og industrien forbundet med dem i midten af det 20. århundrede på randen af udryddelse [241] .
Siden oldtiden har svampe været brugt i medicin. De blødeste og tyndeste arter af slægten Euspongia er blevet brugt i kirurgi for at stoppe blødning og som præventionsmiddel for at forhindre graviditet [239] . I dag forbliver svampe af stor medicinsk betydning, da både de og endosymbionterne, der bor i dem, syntetiserer mange biologisk aktive forbindelser med antivirale, antibakterielle, antifungale og endda antitumoregenskaber [242] [243] . Måske ligger behovet for syntesen af sådanne usædvanlige forbindelser i manglen på pålidelig beskyttelse i svampe. Marine svampe er den rigeste kilde til farmakologisk aktive forbindelser af alle marine organismer. I 2010 blev mere end 5300 forskellige stoffer isoleret fra selve svampene eller deres symbionter, og denne liste genopbygges årligt med mere end 200 genstande [244] .
Et eksempel på forbindelser syntetiseret af svampe er oxiderede derivater af fedtsyrer - oxylipiner , som har anticancer, antibakteriel og antifungal aktivitet. Placoridin A , en oxylipinforbindelse isoleret fra svampe, har vist sig at være giftig for lymfomceller hos mus [245] [246] . Svampen Halichondria syntetiserer halichondrin B , hvis syntetiske analog, eribulin , har anticancer egenskaber [247] . Adskillige alkaloider isoleret fra svampe har vist sig at hjælpe med at beskytte nyrerne mod de cytotoksiske virkninger af kræftlægemidlet cisplatin [248] . Alkaloider af svampen af slægten Agelas ( agelasins B, C, D) dræber sovende former af tuberkulosepatogenet Mycobacterium tuberculosis [249] . Den samme aktivitet udvises af nemamphamid B, et cyklisk depsipeptid fra svampen Neamphius [250] . På samme tid undertrykker neamphamid A syntetiseret af svampen Neamphius huxleyi HIV [251] . Svampen Petromica citrina syntetiserer halistanoltrisulfat, et bredspektret antibiotikum , der ødelægger den cytoplasmatiske membran [252] . Svampen Geodia corticostylifera danner stoffer med antibakteriel og svampedræbende aktivitet [253] . Spongothymidin og spongouridin isoleret fra Tethya cripta blev prototypen til syntesen af antivirale midler vidarabin , cytarabin og zidovudin [244] . Mere end 100 stoffer, der er isoleret fra svampe og har en antitumoreffekt, såvel som deres syntetiske analoger og derivater, er blevet undersøgt in vitro på forskellige tumorcellelinjer [244] . Mere end 60 sekundære metabolitter af svampe har antimalariaaktivitet : for eksempel blev Axizonitril-1 fra svampen Axinella cannabina stamfader til isonitril-holdige lægemiddelderivater og deres analoger [244] .
Mikroorganismer, der lever inde i svampe, kan tjene som naturlige reservoirer af antibiotikaresistensgener , som i tilfældet med svampen Petromica citrina [254] .
I øjeblikket er der undersøgelser i gang om mulighederne for at bruge det chitinøse skelet af marine svampe fra Aplysinidae- familien til at skabe biomanipulerede strukturer af fedt- , brusk- og knoglevæv baseret på mesenkymale stromaceller [255] [256] .
Pulvertørrede ferskvandsbadyagi -svampe er et traditionelt folkemiddel mod blå mærker , blå mærker , gigt , som blev brugt til at gnide huden eller som en salve blandet med fedt eller vand. Medicinen fra badyagi blev også brugt som et indre middel til behandling af scrofula [257] [258] [259] . I øjeblikket fremstilles et lægemiddel af samme navn industrielt , som har en lokal irriterende, anti-inflammatorisk og smertestillende effekt. Tørret badyag-pulver er, på trods af at det er skadeligt ved langvarig brug, også traditionelt blevet brugt som et kosmetisk middel og en billig erstatning for rouge [260] . Sydamerikanske pottemagere tilføjede dette pulver til pottemagerler for at øge styrken af produkter fremstillet af det [261] .
Siden 1907 er svampe blevet brugt af forskere til at studere intercellulær adhæsion, såvel som adhæsion af celler og den ekstracellulære matrix [262] . Svampe kan tjene som praktiske objekter for forskere, som en model til undersøgelse af mere komplekse dyr [263] . På grund af deres knoglelignende porøse struktur, tilstedeværelsen af spongin, en polymer, der ligner animalsk kollagen og er meget brugt i vævsregenerering, og en mineralkomponent, er svampe velegnede til brug i knogleopbygningseksperimenter [264] .
Brugen af havsvampe var fast etableret i Middelhavets kultur og liv længe før begyndelsen af vores æra - først og fremmest som et middel til personlig hygiejne : når man bader og påfører olivenolie og parfume på kroppen ( i denne egenskab anvendes dets skelet frigjort fra resten af svampens krop, som består af et netværk af hornfibre og ligner elastisk filt [265] ). De gamle egyptere brugte en svamp til at balsamere de døde og gnide kroppene med aromatiske olier. Homer nævner svampe i begge sine digte: I Iliaden gives en svamp i hænderne på Hefaistos , som renser sine hænder, ansigt og bryst med den, og i Odysseen bruger Odysseus ' tjenere den til at rense bordene i. hans hus efter et besøg hos Penelope bejlere. Romerske soldater satte svampe under deres hjelme , og læger brugte dem til at rense sår [266] [267] .
Derudover blev svampe i oldtiden betragtet som et af de værktøjer, der blev brugt til hekseri . Således indeholder Apuleius ' Metamorphoses en historie om, hvordan en troldkvinde dræbte en mand, der forlod hende og samtidig brugte en svamp som et middel til at forsinke dødsøjeblikket (for at afværge mistanke fra den sande morder) [268] . En svamp pakket ind i silke med en tråd bundet til den blev brugt af de gamle jøder som præventionsmiddel [269] .
Behovet for at levere svampe til adskillige forbrugere førte til udviklingen af svampeindsamling som en specialitet for svampedykkere De var så stærke og atletiske, at svampedykning var inkluderet i programmet for de gamle olympiske lege [267] [270] .
Den gamle tradition blev båret gennem århundreder af indbyggerne på øerne i Det Ægæiske Hav . I det 19. og begyndelsen af det 20. århundrede blev Dodekaneserne (primært øen Kalymnos , i nærheden af hvilken der var store bestande af svampe) det største center for udvinding og handel med havsvampe [271] . Den vanskelige og ofte farlige handel med dykkere er blevet det vigtigste tema for lokal folklore (især mange sange ) [272] . Til at begynde med hoppede dykkerne fra Kalymnos næsten nøgne over siden af båden og holdt en 15 kilo flad sten i hænderne til et hurtigt dyk; efter at dykkerdragten blev opfundet i 1865 , begyndte man at bruge dette nye udstyr, som gjorde det muligt at øge dybden og varigheden af dyk. I slutningen af det 20. århundrede var produktionen og salget af marine svampe imidlertid faldet betydeligt, da syntetiske svampe erstattede dem [267] [273] .
Udover Grækenland har udvindingen af svampe ud for Syriens , Egyptens , Libyens og Tunesiens kyster en lang historie , hvor dette fiskeri også er blevet en del af disse landes kulturarv. Samlingen af svampe tilhørende 5 arter af slægterne Spongia og Hippospongia har fået kommerciel betydning : S. officinalis , S. mollissima (den indgår dog ofte i arten S. officinalis [274] ), S. lamella , S. zimocca , H. communis [269] [275] . I 1841 begyndte udvindingen af havsvampe til eksport i Caribien - først på Bahamas , lidt senere i Cuba og på kysten af Florida ( Key West -regionen ); her, H. gossypina , H. lachne , S. barbara , S. graminea , S. sterea og nogle andre arter [276] [ 277] .
En af kopierne af toiletsvampen , kaldet den hellige svamp , var inkluderet i antallet af berømte kristne relikvier [278] . Ifølge Johannesevangeliet dyppede en af de romerske soldater, der vogtede den korsfæstede Kristus , som svar på hans anmodning om at drikke en svamp i eddike og bragte den til Jesu læber for at slukke hans tørst [279] . Den hellige svamp, som blev et genstand for ærbødighed, blev først opbevaret i Jerusalem , derefter i Konstantinopel ; på nuværende tidspunkt er dets fragmenter i fire romerske katedraler ( Lateranbasilikaen , basilikaerne Santa Croce i Gerusalemme , Santa Maria Maggiore og Santa Maria in Trastevere ). Et andet stort fragment af den hellige svamp blev sammen med flere andre relikvier erhvervet i 1239-1241. af den franske konge Ludvig IX fra den latinske kejser Baldwin II for en kæmpe sum og anbragt i Sainte-Chapelle [278] [280] bygget af ham i Paris . Et lille fragment af den hellige svamp er også i Dionysius ark , opbevaret i Moskvas Kreml [281] [282] .
Billedet af den hellige svamp optræder ofte i kunstværker . På fresken " Den sidste dom " af Michelangelo (1537-1541) , placeret på altervæggen i Det Sixtinske Kapel i Vatikanet , kan man se et billede af en engel, der holder en stang med en hellig svamp for enden [283] [284] . En lignende figur af en engel med den hellige svamp findes i freskoerne af Francesco Primaticcio (1541-1544), der dekorerer korhvælvingerne i kapellet St. Mary i Chali (kommunen Fontaine-Chali [ i departementet for Oise i det nordlige Frankrig ) Skulpturen af en engel med en hellig svamp i hænderne blev det mest berømte værk af den italienske billedhugger Antonio Giorgetti , en elev af Lorenzo Bernini ; denne billedhugger, skulptureret af Giorgetti i 1668 eller 1669 efter instruktioner fra sin lærer, er en af de ti skulpturer af engle, der er installeret på broen af den hellige engel i Rom (terracottahovedet på den fremtidige skulptur lavet af Giorgetti som en skitse er holdt i Eremitagen [286] ) [287] .
Den hellige svamp (sammen med tornekronen fjernet fra den korsfæstede Kristi hoved ) optræder også i nederste højre hjørne af Peter Paul Rubens ' maleri " Descent from the Cross " (1612), som er en af altertavlerne i Vor Frue katedral af Antwerpen [288] .
Skeletter af glassvampe , renset for organisk materiale, bruges som dekorationer og souvenirs. Særligt værdsat i denne henseende er svampen Basket of Venus ( Euplectella ), hvis skelet har form af en delikat gennembrudt cylinder med en så indviklet struktur, at den ser ud til at være udskåret af hånden af en dygtig håndværker (i den victorianske æra ) , en kopi af denne svamp blev købt for en meget betydelig sum af 5 guineas på det tidspunkt - over 500 pund i form af moderne penge) [289] [290] . I skelettet af denne svamp er syv hierarkiske strukturelle niveauer blevet identificeret, hvis ordnede samling gør det muligt at overvinde glassets naturlige skrøbelighed og give skelettet betydelig mekanisk styrke [291] .
I Japan har det længe været en skik at give nygifte en kopi af svampen Euplectella oweni med et par symbionter indeni - rejer af arten Spongicola venustus (en han og en hun, der kommer ind i svampen som larver, og så leve i det hele deres liv: komme ud kan de ikke længere passere gennem de fine porer i en svamp) [170] [292] . En sådan gave symboliserer ubrydelig kærlighed og ægteskabelig troskab, i overensstemmelse med ordsproget "At leve sammen, at blive begravet sammen" [293] .
I 1999 udgav den amerikanske tv-kanal Nickelodeon den animerede serie SvampeBob Firkant instrueret af S. Hillenberg ; i serien er hovedpersonerne repræsentanter for den marine fauna, og hovedpersonen er en svampebob ved navn "Square Pants" [294] . I 2004 og 2015 udgav kanalen animationsfilm i fuld længde (henholdsvis " SpongeBob SquarePants " og " SpongeBob SquarePants: Sponge Out of Water "), som blev fortsættelsen af animationsserien [295] .
Ordbøger og encyklopædier |
| |||
---|---|---|---|---|
Taksonomi | ||||
|
af dyr | Klassificering|
---|---|
Svampe | |
lamellær |
|
ctenoforer | |
cnidarians | |
Bilateria | Xenacoelomorpha Acoelomorpha Xenoturbellida [ Xenoturbella ] Nephrozoa protostomer Fyldning Spiralformet Deuterostomes † Vetulicolia Echinoderms Hemishordates akkordater Usikker stilling Chaetognaths |