Sienet | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Tavallinen sieni Xestospongia testudinaria | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
tieteellinen luokittelu | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verkkotunnus:eukaryootitKuningaskunta:EläimetTyyppi:Sienet | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kansainvälinen tieteellinen nimi | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Porifera Grant , 1836 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Synonyymit | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Luokat | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Geokronologia ilmestyi 650 miljoonaa vuotta
paleogeeninen sukupuutto ◄Triassaikainen sukupuutto ◄Joukkopermilainen sukupuutto ◄Devonin sukupuutto ◄Ordovician-Silurian sukupuutto ◄Kambrian räjähdys |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Sienet ( lat. Porifera ) ovat eräänlaisia vesieläviä , pääasiassa merellisiä, monisoluisia eläimiä , jotka johtavat kiinnittyneen elämäntapaan. Niitä on levinnyt ympäri maapalloa rannikkoalueelta lähes valtameren enimmäissyvyyksiin. Lajia on noin 8000.
Sienillä ei ole todellisia kudoksia ja elimiä , ja erilaiset yksittäiset solut ja solukerrokset suorittavat erilaisia tehtäviä . Useimpien lajien ruokinta suoritetaan suodattamalla vettä, joka ohjataan vaihtelevan monimutkaisen pohjavesijärjestelmän läpi, joka sijaitsee sienen rungon sisällä. Sisäpuolelta merkittävä osa vesikerrosjärjestelmästä on vuorattu erityisillä soluilla, joissa on siima ja mikrovilli - koanosyyttien kaulus , jotka yhdessä muodostavat koanodermin; loput pohjavesikerroksesta ja ulkokannet muodostuvat pinakosyyttikerroksesta (pinacoderm). Pinacodermin ja koanoderman välissä on mesokyyli - solunulkoisen matriisin kerros , joka sisältää yksittäisiä soluja, joilla on erilaisia rakenteita ja toimintoja. Monissa sienissä endosymbioottiset prokaryootit ( bakteerit ja arkit ) elävät mesoyylissä .
Ne lisääntyvät seksuaalisesti ja aseksuaalisesti (mukaan lukien lepäävien silmujen - jalokivien muodostuminen ). Heillä on korkea uusiutumiskyky . Monet sienet, samoin kuin niissä elävät mikro-organismit, tuottavat biologisesti aktiivisia aineita , joita käytetään lääketieteessä .
Aristoteles (4. vuosisata eKr.), joka seisoi eläinten tieteellisen taksonomian alkuperän luona, jakoi ne teoksessaan " Eläinten osista " ( toinen kreikkalainen Περὶ ζώων μορίων ) kahteen suureen ryhmään - "eläimet, joilla on verta" ja " eläimet ilman verta”, korostaen jokaisessa niistä pienempiä alaryhmiä. Toisen näistä ryhmistä (joka vastaa suunnilleen myöhempiä selkärangattomia ) hän erotti erityisesti "kuorittomat vapaasti elävät" ( holothurilaiset , hydroidit ) ja "kuorittomat kertyvät" (vuokot , sienet) tulkitseen niitä seuraavasti: eliöt, joissa eläin- ja kasviluonto sekoittuvat [3] .
Myöhemmin (4.-5. vuosisadalla jKr.) uusplatonistit ( Dexippus , Ammonius Hermias ) alkoivat kutsua tällaisia organismeja " zoofyyteiksi " ( toinen kreikkalainen ζωόφυτα ) luokittelemalla ne kasvien ja eläinten välimuotoiksi. Keskiaikaisessa Euroopassa tätä termiä ei juuri käytetty, mutta se tuli takaisin käyttöön renessanssin aikana : sitä käyttivät luokittelussaan eläintieteilijät, kuten Edward Wotton , Guillaume Rondelet , Conrad Gesner ja Ulisse Aldrovandi [4] . Sienet esiintyivät poikkeuksetta "eläineläinten" koostumuksessa, vaikka ryhmän koko vaihteli; näin ollen Wottonin teoksessa De differentiis animalium (1552), joka on ensimmäinen yksityiskohtainen eläintieteellinen tutkielma Aristoteleen ajoista lähtien, myös meritähtiä , sypoidmeduusoja ja ctenoforeja lisättiin zoofyyteihin . Carl Linnaeuksen kirjassa “ Systema Naturae ” Vermes - luokkaan kuului Zoophyta -osasto , jonka tilavuus oli vielä suurempi kuin Wottonin: Linnaeus sisälsi myös merisiilejä ja joitakin nilviäisiä ja matoja zoofyyttien joukkoon . Samanaikaisesti kirjan 10. painoksessa (1758) Linnaeus määritteli Zoophytan "kasveiksi, joissa on kukkia, jotka elävät eläinelämää", ja 12. painoksessa (1766-1768) - "monimutkaisiksi eläimiksi, jotka kukkivat kuin kasvien kukat". [3] .
Sienien eläimellisyyden perusteli ensin John Ellis , joka kuvaili niiden kykyä luoda vesivirtaa ja muuttaa osculumien halkaisijaa ja esitti havaintojaan vuonna 1765 kirjeessään Daniel Solanderille (vuonna 1766 kirje oli julkaistu julkaisussa Philosophical Transactions of the Royal Society ) [5 ] [6] . Vuonna 1752, ennen Ellisin löytöä, ranskalainen luonnontieteilijä Jean-André Paysonnel hypoteesi, että sienet eivät ole eläviä organismeja, vaan rakenteita, jotka ovat pystyttäneet cnidarians tai merimadot [5] .
Sienien systemaattista asemaa "eläineläinten" joukossa jalostettiin vähitellen. Jean-Baptiste Lamarckin teoksissa " Système des animaux sans vertèbres " (1801) ja " Philosophie zoologique " (1809) sienet esiintyvät järjestyksessä "polyypit polyypeilla" - sammaleiden , vaippaeläinten ja useiden coelenteraattien ryhmien kanssa . . Georges Cuvier sisällytti Le régne animal distribué d'apres son -organisaatiossaan (1817) sienet yhdessä korallipolyyppien kanssa Radiata-osion Polypae-luokkaan (jälkimmäinen vastaa suunnilleen Zoophytaa Wottonin tai Linnaeuksen merkityksessä, vaikka Cuvier ei enää pitänyt Radiatansa siirtymävaiheena kasvien ja eläinten välillä) [3] .
Siirtyminen sienien biologian perusteelliseen tutkimukseen hahmoteltiin Robert Edmund Grantin tutkimuksissa , joissa hän ehdotti ensimmäistä tarkkaa tulkintaa näiden eläinten rakenteesta ja fysiologiasta. Jo ensimmäisessä artikkelissaan [7] (1825) Grant kuvasi Spongilla -suvun sienien toukkia ja munia , suoritti perusteellisen mikroskooppisen tutkimuksen sienten huokosten rakenteesta [8] [9] . Vuonna 1836 hän loi nimen Porophora sienille , jonka Grant itse korvasi vuonna 1841 Poripheralla ja Rymer Jones vuonna 1847 Poriferalla (kaikki nimet tarkoittavat "huokosia kantavia") [3] [6] .
Suurimman osan 1800-luvusta sieniä pidettiin yleensä läheisesti sukulaisina coelenteraateille, ja ne sisällytettiin usein vain jälkimmäiseen (vaikka luonnontieteilijät, kuten René Dutrochet , Paul Gervais ja John Hogg , luokittelivat sienet kasveiksi [10] ). Kuitenkin jo vuonna 1816 Henri de Blainville esitti ajatuksen läheisestä yhteydestä sienien ja alkueläinten välillä [ 6] , ja vuonna 1860 Hogg ja vuonna 1866 Ernst Haeckel ehdottivat erillisen valtakunnan (Hogg - Protoctista, Haeckel - Protista ) myöntämistä. ), joka sisälsi sieniä, yksisoluisia eläimiä ja osan yksisoluisista kasveista ( Thomas Huxley , joka piti sieniä yksisoluisten organismien pesäkkeinä, yksinkertaisesti sisällytti ne alkueläimiin vuonna 1864) [3] [11] . Tämän näkemyksen näytti vahvistavan Henry James-Clarken vuonna 1867 [12] löytämä kaulussiimasolut ( choanoflagellates ), jotka ovat yllättävän samanlaisia kuin kaikista sienistä löytyvät erityiset solut - choanocytes [13] .
1800-luvun viimeisestä kolmanneksesta tuli kuitenkin A. V. Jereskovskyn sanoin sieni-embriologian "kulta-aika" (ja niiden kehityksen systemaattisten tutkimusten ensimmäinen vaihe) [8] . Vuosina 1874-1879 I. I. Mechnikovin , Franz Schulzen ja Oskar Schmidtin tutkimukset, jotka keskittyivät sienien rakenteen ja kehityksen tutkimiseen, osoittivat kiistattomasti niiden kuulumisen monisoluisiin eläimiin. Samaan aikaan tämän eläinryhmän suuri omaperäisyys havaittiin. Erityisesti Schulze (1878) ja Yves Delage (1892) kuvasivat niin sanottua "alkioiden perversion" ilmiötä sienien kehityksen aikana, mikä erottaa Poriferan jyrkästi kaikista muista Metazoa-lajeista (mukaan lukien coelenteraatit); kuitenkin 1900-luvun lopulla - 2000-luvun alussa terminologia muuttui: alkoi vallita mielipide, jonka mukaan sienien alkiokerrokset eivät muodostu lainkaan alkion synnyn aikana , ja siksi niistä on turha puhua. "perversio" [14] [15] . Siksi William Sollas (1884) asetti sienet Parazoaksi kaikille muille Metazoa (pian kutsutaan nimellä Eumetazoa ). Myöhemmässä Haeckelin järjestelmässä (1894-1895) sienet erotettiin jo Protistasta ja niitä pidettiin eläinkunnassa itsenäisenä Spongiae -tyyppinä , ja Ray Lankesterin (1900-1909) järjestelmässä ne on selvästi osoitettu Metazoa ja näkyvät tyyppinä Porifera (ainoa Parazoa-osiossa). Tämä jälkimmäinen näkökulma oli ehdottoman vallitseva lähes koko 1900-luvun ajan, vaikka Parazoan arvo vaihtelee eri kirjoittajien välillä: toisinaan se on "osio", joskus se on "supersektio", toisinaan se on "alainen kuningaskunta " [ 3] [ 16] [17] .
mukaan sienien kehityksen tutkimuksen toinen vaihe) kiinnostus sienien kehityksen tutkimukseen laski, vaikka Henry Wilsonin ja Claude Levyn tärkeitä teoksia ilmestyi . Noin vuonna 1960 alkaa kolmas vaihe, jolle on ominaista elektronimikroskopiaa käyttävien ultrarakennetutkimusten vallitsevuus [18] . 1900-luvun lopulla aloitettiin sienien sytogeneettisten ja molekyylibiologisten ominaisuuksien tutkimus [19] [20] .
Spongiologia on eläintieteen ala, joka tutkii sieniä.
Sienien rungon pohja on tiukasti kiinni alustassa , minkä vuoksi ne ovat liikkumattomia. Tässä suhteessa apikobasaalinen polariteetti jäljitetään heidän kehossaan: rungon alemmasta (tyvi) osasta, joka on kiinnitetty substraattiin, ylempään (apikaaliin). Muille Metazoalle ominaista anterior-posterior-polariteetti ei esiinny sienissä [21] . Ryhmän edustajien ruumiinmitat apikobasaaliakselilla vaihtelevat suuresti: muutamasta millimetristä 1,5–2 metriin [22] . Suurimpana sienenä pidetään tällä hetkellä Rossellidae - heimon tunnistamatonta kuusi sädesieniä (löytyy 2,1 km:n syvyydestä Havaijin saarten läheltä ); sen pituus on 3,5 m, korkeus 2 m ja leveys 1,5 m [23] . Siirtomaalajeista suurimmat tunnetaan Kanadan länsirannikolta löytyvästä sienipesäkkeestä Aphrocallistes vastus , joka on 3,4 metriä pitkä, 1,1 metriä korkea ja 0,5 metriä leveä [24] . Sienille on ominaista rajoittamaton kasvu: useimmille eläinlajeille tyypillinen kehon koon kasvun yläraja puuttuu käytännössä [25] .
Sienien rungon muoto on erittäin monipuolinen. Ne voivat olla aivokuoren, tyynyn kaltaisia, kalvomaisia, kokkareisia kasvaimia ja kasvustoa substraatilla [26] . Niiden joukossa tunnetaan pallomaisia, sylinterimäisiä, pikarimaisia, suppilomaisia, putkimaisia, varrellisia, haarautuneita, viuhkamaisia ja muita muotoja [22] . Vuonna 1964 Etelämantereelta löydettiin noin 4 kilometrin syvyydestä oudon muotoinen esine, joka tunnettiin myöhemmin nimellä Eltanin-antenni . UFO - kannattajat ovat tunnistaneet sen maan ulkopuolelta peräisin olevaksi artefaktiksi, mutta useimpien tutkijoiden mukaan se on itse asiassa harvinainen saalistussieni Chondrocladia concrescens [27] . Sienen rungon pinta on yleensä epätasainen: neulamainen tai jopa harjakas, ja vain harvoin se voi olla suhteellisen sileä ja tasainen. Joillakin sienityypeillä on pehmeä ja joustava runko, toiset ovat jäykempiä tai kovempia [26] .
Myös sienien rungon väri vaihtelee. Solujen pigmenttien tai endosymbionttien vuoksi monet lajit ovat kirkkaanvärisiä: keltainen, punainen, ruskea, oranssi, vihreä, violetti ja niiden eri sävyt ovat vallitsevia [26] . Depigmentoituneille sienille on ominaista valkoinen tai harmaa väri [28] .
Sienien kehossa on mahdotonta eristää todellisia kudoksia, elimiä ja niiden järjestelmiä , jotka ovat luontaisia muille eläimille. Sienet eivät siis ole vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa erillisten monisoluisten järjestelmien kautta, vaan yhtenäisellä tavalla kaikissa kehon osissa. Rungon pinnalla olevien pienten reikien ( ostia , tai huokoset) kautta vesi pääsee sienen runkoon ja kiertää sitten yhdistetyn onteloiden ja kanavien (tulo ja poisto) kautta, jotka päättyvät yhteen tai useampaan suureen reikään - osculum . Suurin kanava, joka kulkee osculumiin, on nimeltään atrium tai spongocele . Vesikerrosjärjestelmä sallii sienen kulkea itsensä läpi omaansa vastaavan määrän vettä joka 5. sekunti, jotta solut saavat ravinteita ja happea . Lisäksi sieni poistaa veden virtauksen mukana kehostaan myrkyllisiä aineita ja aineenvaihduntatuotteita sekä sukusoluja [29] . Sienet rakentavat jatkuvasti uudelleen pohjavesijärjestelmäänsä ja lisäävät sen tehokkuutta suodattaakseen vettä tehokkaasti muuttuvissa hydrodynaamisissa olosuhteissa [30] .
Sienen rungon pinta sekä pohjavesijärjestelmän kanavat muodostuvat litteistä, tiiviisti vierekkäisistä soluista - pinakosyyteistä . Kanavien laajennetut osat, joita kutsutaan koanosyytti- tai lippukammioiksi, on vuorattu koanosyyteillä - soluilla, jotka on varustettu flagellumilla ja jotka pystyvät suodattamaan ruokapartikkeleita ja luomaan vesivirtauksen pohjavesijärjestelmään. Koanosyyttikammion sisääntuloa kutsutaan prosopiliksi ja ulostuloa apopiliksi. Pinakosyyttien ja koanosyyttien kerrokset erotetaan mesoyylillä , sienen sisätilalla, joka ei ole suoraan yhteydessä veden kanssa [22] . Sienisolujen rakennetta ja koostumusta käsitellään yksityiskohtaisesti alla.
Sienien rakenteen yksinkertaisin muunnelma on askonoidi, jossa on laaja mesokyylin koanosyyttivuori ja pinakosyyttien ulompi kerros, joka on yhdistetty koanosyyttikerrokseen kapeilla johtavilla kanavilla; koanosyyttiontelo avautuu suoraan silmän aukkoon. Askonoidisieniä kutsutaan joskus homocoelousiksi, koska niiden vettä kantava järjestelmä on vuorattu vain koanosyyteillä. Lajeissa, joilla on monimutkaisempi rakenne, jotkin vesikerrosjärjestelmän osat muodostuvat pinakosyyteistä mieluummin kuin koanosyyteistä, ja tällaisia sieniä kutsutaan heterokoelousiksi [31] . Askonoidiset sienet näyttävät yleensä yhdistäviltä ( anastomoosilta ) tubuluksilta, joiden halkaisija on enintään 1 mm. Esimerkiksi suvun Leucosolenia edustajilla tällaiset tubulukset yhdistetään emäksillä ja kerätään nippuihin, kun taas Clathrinassa kehoa edustaa putkimainen verkko [32] . Kehon koon kasvattamiseksi samalla kun säilytetään askonoidiorganisaatio, olisi mahdollista lisätä eteisontelon kokoa ja/tai mesokyylin tilavuutta. Kumpikaan ei kuitenkaan ole mahdollista fysikaalisista syistä: jos eteisontelon tilavuus on liian suuri, vesi pysähtyy siihen, koska optimaalinen pinta-alan ja tilavuuden suhde rikkoutuu ja eteisontelon pinta-ala rikkoutuu. choanodermis ei riittäisi ohjaamaan tehokkaasti vettä, ja liiallinen mesoyylitilavuuden kasvu estäisi solujen pintakerrosta palvelemasta riittävästi siellä tapahtuvia prosesseja [33] [32] .
Useimpien sienien koko on kuitenkin huomattavasti suurempi kuin askonoidisten muotojen koko. Edellä kuvattujen fysikaalisten ongelmien ratkaisemiseksi pinakosyyttien ja koanosyyttien kerrokset taipuvat toisiaan kohti ja koanosyytit ryhmitellään taskumaisiin kammioihin, jotka toisesta päästä avautuvat atriumiin (joissa ei ole koanosyyttejä, vaan pinakosyyttejä) ja toisessa ne kommunikoivat ulkoisen ympäristön kanssa lyhyiden adduktorikanavien kautta. Tällaista sienien pohjavesijärjestelmän organisaatiota kutsutaan sykonoidiksi [34] . Vesikerrosjärjestelmän sykonoidirakenne mahdollistaa atriumin pinta-alan kasvattamisen ja samalla sen tilavuuden pienentämisen. Tällaisessa pohjavesijärjestelmässä vesi kulkee seuraavan reitin: ostia → adductor-kanavat → prosopili → flagellarikanavat → atrium → osculum. Sykonoidiset sienet ovat yleensä suurempia kuin askonoidisienet, niiden halkaisija voi olla yhdestä useaan senttimetriin. Suvujen Grantia ja Sycon [35] edustajat voivat toimia esimerkkeinä vesikerrosjärjestelmän sykonoidirakenteen omaavista sienistä .
Sienen rakenteen lisäkomplikaatioita tapahtuu, kun ulomman pinakosyyttikerroksen pinta tasoittuu ja pinakodermin alle ilmestyy leveitä onteloita, jotka ovat yhteydessä ulkoiseen ympäristöön kapeiden huokosten kautta. Säteittäisesti sijaitsevat koanosyyttikammiot eivät enää avaudu eteiseen, vaan onteloon, joka on vuorattu pinakosyyttien kanssa ja joka on yhteydessä eteiseen [31] . Tässä tapauksessa puhutaan sylleybid-tyyppisestä pohjavesijärjestelmästä. Monilla homoskleromorfoilla on tällainen pohjavesijärjestelmä [36] [34] .
Koanosyyttikammioiden lukumäärän lisääntyminen, niiden koon pieneneminen, niiden upottaminen eteisontelon seinämän ja pinakosyyttien ulkokerroksen väliseen tilaan, monimutkaisen tulo- ja ulostulokanavien verkoston kehittyminen johtaa leukonoidiakviferijärjestelmä, jonka avulla sienet voivat saavuttaa suurimman mahdollisen koon 1–2 m [37] . Leukonoidisten sienien lippukammiot ovat hyvin lukuisia; esimerkiksi Microciona poriferassa on noin 10 000 kammiota per 1 mm3, joista jokaisen halkaisija on 20-39 mikronia ja joka sisältää noin 57 koanosyyttiä. Leukonoidiorganisaatio on ominaista useimmille merisienille, jotka elävät matalassa vedessä ja kaikissa makean veden sienissä. Leukonoidisienillä voi olla monenlaisia muotoja, jopa maljakkomaisia [38] .
Vuonna 2011 otettiin käyttöön uusi termi kuvaamaan Leucascus -suvun sienien pohjavesijärjestelmää, solenoidiakviferijärjestelmää. Sille on ominaista se, että koanosyytit sijaitsevat vain anastomoositubuluksissa ja pinakosyytit reunustavat eteisonteloa. Täten solenoidaalinen pohjavesijärjestelmä on myös heterokyläinen [31] .
Sienien kehittymisen aikana niiden pohjavesijärjestelmä voi pysähtyä alkuvaiheessa askonoidivaiheessa tai kehittyä joksikin edellä kuvatuista monimutkaisemmista tyypeistä - sykonoidiksi, sylleybidiksi tai leukonoidiksi [37] .
Askonoidityyppisen rakenteen tapauksessa koanosyyttien vuorattua eteisontelon tilaa voidaan pitää yhtenä suurena koanosyyttikammiona, jossa on monia prosopileita, jotka vastaavat adduktiokanavien sisäisiä aukkoja, ja yksi apopili, joka osuu yhteen osculum. Sienen rungon kolmella muulla monimutkaisemmalla rakennetyypillä voidaan erottaa vyöhyke, jossa koanosyyttikammiot sijaitsevat - koanosomi. Joissakin sienissä koanosomin ja ulomman pinakodermin välissä on mesoyylikerros, jossa ei ole koanosyyttikammioita; sitä kutsutaan ektosomiksi. Joskus pinakosyyttien vieressä on tiheämpi ohut mesoyylikerros, ja tätä sienien ulointa osaa kutsutaan kortikaalikerrokseksi tai aivokuoreksi. Sienien tyviosassa ei yleensä ole koanosyyttikammioita [39] .
Kaiken tyyppisiä vesikerrosjärjestelmiä löytyy kuitenkin vain kalkkipitoisista sienistä, kun taas tavallisilla ja lasisienillä sekä Homoscleromorphalla on monia muunnelmia leukooidiorganisaatiosta [36] .
Sienien yksilöllisyyden tai koloniaalisuuden ongelmaa ei ole täysin ratkaistu. 1900-luvun jälkipuoliskolla ehdotettiin, että sieniä pidettäisiin modulaarisina organismeina, jotka koostuvat vettä kantavista moduuleista. Moduuli ymmärretään tiettynä tilavuutena sienestä, jota palvelee yhteen osculumiin liittyvä koanosyyttikammioiden ja akviferien järjestelmä [40] .
Sienillä ei ole todellisia kudoksia, toisin kuin useimmilla eläimillä. Kaikki niiden elintärkeä toiminta saadaan aikaan yksittäisten solujen ja solukerrosten toiminnasta, joilla on erilaiset rakenteet ja toiminnot. Toisin kuin todelliset kudokset, solukerrosten soluilla, vaikka ne suorittavatkin samanlaisia tehtäviä, on eri alkuperä [22] . Ulko- ja sisäsolukerrokset - pinacoderm ja choanoderm sekä mesokyyli, joka on solujen ja solunulkoisten elementtien yhdistelmä, ovat rakenteellisesti ja toiminnallisesti paljon yksinkertaisempia kuin niiden vastineet muissa Metazooissa. Monet sienisolut voivat transdifferentioitua muiksi solutyypeiksi. Sienillä ei ole yhtä luokkaa totipotentteja tai pluripotentteja soluja. Tavallisissa sienissä niiden tehtävät suorittavat arkeosyytit ja koanosyytit, kalkkipitoisissa sienissä - koanosyytit, homoskleromorfissa - koanosyytit ja pinakosyytit, lasisienissä luultavasti arkeosyytit . Lasisienet eroavat muista sienistä synsyytialliselta organisaatioltaan, eli suurin osa niiden soluista on yhdistetty yhdeksi verkostoksi; lasisienen syncytiumin rakenne kuvataan erikseen. Seuraavassa tarkastellaan solurakenteen omaavien sienien organisaatiota [41] .
Solukerrokset PinacodermPinacoderm jakaantuu eksopinakodermiin, joka peittää sienen rungon ulkopuolelta, basipinakodermiin, joka kehittyy sienen pohjalle ja kiinnittää sen substraattiin, ja endopinacodermiksi, joka muodostaa vesikerroksen sisäisten onteloiden ja kanavien seinät. [42] .
Eksopinakodermi on ohut ja joustava, ja se on peitetty proteoglykaanimatriisilla [36] . Eksopinakoderman kehitysaste vaihtelee eri sienissä. Joskus sitä peittää aivokuori, joka solujen ja spiculien lisäksi voi joskus sisältää jopa vieraita sulkeumia. Joissakin sienissä yksi kerros eksopinakosyyttejä on paksu mesokyylikerroksen alla, kun taas toisissa lähes yhtä ohut mesokyyli peittää 3 μm paksun eksopinokodermin [36] . Eksopinakosyytit ovat kokonaisia sienisoluja, jotka näyttävät ulkopuolelta litteiltä monikulmioilta , samankaltaisia kuin suomuja ja tiiviisti toistensa vieressä muodostaen eräänlaisen solun "kivetyskiven" (viereisten eksopinasyyttien kalvoja erottava solujen välinen rako on yleensä vain 15 nm [43] ). Eksopinakosyyteistä puuttuu siima [44] , mutta joissakin homoskleromorfissa niillä on värekarvot [36] . On mahdollista, että useimmissa lajeissa ei ole erikoistuneita solujen välisiä kontakteja eksopinakosyyttien välillä, vaan niitä yhdistää hyvin kehittynyt glykokalyksiliimajärjestelmä . Eksopinakosyytit voivat syntetisoida ja tuoda pinnalle solunulkoisen matriisin komponentteja, mukaan lukien kollageenin [45] .
Eksopinakooderissa on huokoset - lukuisia reikiä, joiden halkaisija on 4-100 mikronia , joiden läpi vesi tunkeutuu sienen pohjavesijärjestelmään. Useimmissa tavallisissa sienissä ja kaikissa Homoscleromorphassa huokoset ovat solujen välisiä aukkoja, kun taas kalkkipitoisissa sienissä huokoset muodostuvat erityisten sylinterimäisten putkimaisten solujen - porosyyttien sisään . Jälkimmäisessä tapauksessa huokosten halkaisijaa säätelee sytoplasmakuitujen supistuminen, joten porosyyttejä voidaan pitää pieninä sulkijalihasten periaatteella toimivina venttiileinä [44] . Joissakin sienissä porosyytit pystyvät supistumaan mekaanisen tai kemiallisen stimulaation seurauksena. On kuvattu tavallisia sieniä, joissa on litistyneet porosyytit, joiden keskellä ja reunassa on reikä, joka pystyy avautumaan tai sulkeutumaan [46] .
Exopinacoderma suorittaa monia eumetazoan epiteelille luontaisia toimintoja , kuten imeytymistä , eritystä, kuljettamista, erittymistä ja suojaa [47] . Muiden eläinten epiteelin kanssa pinakodermia yhdistää desmosomit, joita on ainakin joissakin sienissä. Joillakin makean veden sienillä on luultavasti tiukat liitokset pinacoderm-solujen välillä [48] . On mahdollista, että pinakosyyttien välillä on myös rakoliitoksia (oletetaan, että joidenkin sienien pinacoderma pystyy johtamaan sähköisiä signaaleja hitaasti). Lasisienistä löydettiin 1990-luvulla hidas (noin 0,25 cm/s) sähköisten impulssien johtuminen. Impulssit etenevät trabekulaarista synsytiumia, erityistä kudosta pitkin [49] .
Basipinasyytit ovat litistettyjä soluja, jotka muodostavat sienien tyvipinnan ja tarjoavat kiinnittymisen substraattiin spongiinin ja kitiinin synteesin ansiosta . Tavallisissa sienissä, joissa on massiivinen aragoniittirunko , basipinosyytit osallistuvat kalsiumkarbonaatin synteesiin [47] . Jotkut sienet pystyvät ryömimään hitaasti (4-5 mm päivässä). Liikkumisen aikana etureuna muodostuu basipinacoderman liikkuvista soluista [50] .
Endopinakosyytit reunustavat pohjavesijärjestelmän sisään- ja ulosvirtauskanavia ja ovat litistettyjä, karan muotoisia soluja osissa. Ne jakautuvat prosopinakosyytteihin, jotka muodostavat sisäänvirtauskanavia, ja apopinakosyytteihin, jotka muodostavat ulosvirtauskanavia. Endopinakosyytit kiinnittyvät solunulkoiseen matriisiin solujen tyviosan muodostamien pseudopodiaalisten kasvainten avulla . Ne ovat kosketuksissa toisiinsa yksinkertaisella sovituksella [51] .
Joissakin pinakodermin tavallisissa sienissä on supistuvia soluja - myosyyttejä . Nämä ovat pitkiä karan muotoisia soluja, joiden sytoplasmaan on kertynyt supistumiskuituja. Makean veden sienissä aktiinifilamentit eivät sijaitse myosyyteissä, vaan silmäputkien endopinakosyyteissä [52] .
Toisin kuin eumetazoan epiteelisolut, sienipinakosyytit voivat supistua, ottaa ameboidin muodon, siirtää ja fagosytoida ruokapartikkeleita ja poistaa sulamattomia jäämiä ulos [52] .
ChoanodermaChoanoderman muodostavat samantyyppiset solut - koanosyytit, jotka on varustettu siimalla, jota ympäröi mikrovillien (mikrovillien) kaulus. Mikrovillit ovat 2/3 siimapään pituudesta. Toisin kuin pinakosyytit, koanosyytit voivat olla lieriömäisiä, kuutiomuotoisia, puolisuunnikkaan muotoisia tai hieman litistettyjä. Choanosyytit ovat hyvin pieniä soluja, joiden halkaisija on vain 2-10 mikronia. Mikrovillit ovat yhteydessä toisiinsa proteoglykaanien ( glykokalyyksin ) säikeillä. Koanosyytin siima syntyy pienestä tuberkuloosista tai rengasmaisesta ulkonemasta solun pinnalla. Sen aksoneemilla on eukaryooteille tyypillinen rakenne . Sienen elinolosuhteista, sen fysiologisesta tilasta tai ontogeneesin vaiheesta riippuen koanosyyttien muoto voi vaihdella [53] . Koanosyyttisiiman lyöminen luo sen tyveen matalapaineisen alueen, ja vesi ryntää sinne kulkien samalla mikrovillien kauluksen läpi ja jättäen niihin ruokahiukkasia. Lisäksi vesi liikkuu choanocyte flagellumia pitkin ja poistuu siitä [36] .
Koanosyytit yhdistyvät koanosyyttikammioiksi (flagellate), jotka tavallisissa sienissä on vuorattu kollageenia sisältävällä solunulkoisella matriisilla. Homoscleromorphassa koanodermia, kuten pinacodermia, peittää todellinen tyvikalvo, jossa on tyypin IV kollageenia. Tavallisissa sienissä on yhdessä siimakammiossa 50-200 koanosyyttiä, lasisienissä 200-300 ja sykonoidisissa kalkkisienissä jopa 1000. Koanosyyttikammiossa kunkin koanosyytin mikrovillit ja flagellat suunnataan kammiosta ulostuloa kohti. . Kammion läpi kulkeva vesi tulee mikrovillien kautta jokaisen siimapään pohjalle, sitten poistuu kammion onteloon ja poistuu siitä [36] .
Koanosyytit ovat yksi parhaiten tutkituista sienisoluista. Ne voivat erilaistua spermatosyyteiksi ja jopa munasoluiksi . Jotkut tutkimukset ovat osoittaneet, että koanosyytit voivat myös muuttua arkeosyyteiksi, joten niitä voidaan pitää kantasoluina . Koanosyyttien kierto on erittäin nopeaa. Ne korvataan nopeammin kuin muut sienen rungon solut [36] .
Koanosyyttikammion ja efferenttikanavan rajalla on erityisiä apopillaarisoluja, jotka ovat siirtymävaiheessa apopinakosyyttien ja koanosyyttien välillä. Uskotaan, että ne muodostuvat koanoblasteista siimakammion muodostumisen alkuvaiheessa [36] . Ne ovat poikkileikkaukseltaan kolmion muotoisia, ja niiden kammioon päin olevat reunat on varustettu mikrovilliharjanteella. Apopillaarisoluja on kuvattu joissakin tavallisissa sienissä ja kaikissa homoskleromorfeissa. Niiden oletetaan säätelevän virtausta pohjavesijärjestelmässä [54] .
Prosopilit (koanosyyttikammioiden sisäänkäynnit) voivat muodostua koanosyyttien tai pinakosyyttien pseudopodiaalisista kasvaimista, jotka koskettavat koanosyyttejä ja muodostavat jotain porosyyttien kaltaista. Apopilit (poistoreiät) ovat suurempia kuin prosopilit ja ne voivat muodostua joko apopillaarisoluista tai erityisistä kartiomaisista soluista. Toisin kuin koanosyyteillä , joilla on yksi siima, kartiomaiset solut on varustettu väreillä, jotka lyövät hitaasti ulospäin kammiosta. Joissakin sienissä, kuten Tethya wilhelmassa , ei ole kartion muotoisia soluja, vaan muutamat endopinakosyyttimäiset solut muodostavat seulakentän kammion ulostulossa [36] .
Monilla tavallisilla sienillä on erityisiä keskussoluja koanosyyttikammioissaan. Joissakin lajeissa keskussolu on epäsäännöllisen muotoinen rakenne, joka sijaitsee siimakammion ulostulossa ja on varustettu laajalla kanavalla, joka sisältää koanosyyttisiimoja. Muissa tapauksissa keskussolu on rei'itetyn levyn muotoinen, joka vuoraa koanosyyttikammion koanosyyttien apikaalisen osan päälle, ja siimot kulkevat kammion onteloon keskussolussa olevien reikien kautta. Oletetaan, että keskussolut ovat mukana siipien lyönnin säätelyssä samassa kammiossa. Kuitenkaan kaikissa yhden sienen koanosyyttikammioissa ei ole keskussoluja [55] .
MesochilusMesokili on sienirungon sisätila, joka on rajattu ulkoisesta ympäristöstä koanosyyttien ja pinakosyyttien kerroksilla. Mesoyyli koostuu luustoelementeistä, solunulkoisista matriksimolekyyleistä ja soluista, jotka suorittavat erilaisia toimintoja. Suoritettavista toiminnoista riippuen mesoyylisolut voidaan jakaa kahteen ryhmään: yhden ryhmän solut suorittavat tuki-liitostoimintoa ja toisen ryhmän solut suojaavat-erittävän. Mesoyylisolut eivät muodosta klustereita ja voivat muuttaa muotoaan ja liikkua, minkä vuoksi joskus koko mesoyylisolusarjaa kutsutaan amoebosyyteiksi . Jokaiselle taksonomiselle sieniryhmälle on ominaista tietty joukko mesokyylisolutyyppejä, joilla on ainutlaatuiset toiminnot ja sytologiset piirteet [56] .
Solut, joissa on tuki-yhteystoimintoTämän ryhmän solut muodostavat orgaanisen ja mineraalirungon elementtejä sekä solunulkoisen matriisin. Kollenosyytit ovat liikkuvia soluja, jotka erittävät kollageenia. Itse asiassa kollenosyytit ovat eräänlainen fibroblasti . Ne ovat tähtimäisiä tai karan muotoisia ja muodostavat haarautuvia pseudopodia. Tumasta puuttuu tuma , eikä sytoplasmassa ole erityisiä sulkeumia. Kokeissa, joissa siirrettiin yhden sienen rungon fragmentteja toiseen sieneen, osoitettiin, että kollentsit osallistuvat suojaaviin reaktioihin. Lofosyyttejä, ameboidisoluja, joilla on selkeästi määritelty anterior-posterior-polariteetti, jotka erittävät solunulkoisen matriisin elementtejä ja ovat vastuussa sen järjestäytymisestä säikeiksi, katsotaan useiksi kollenosyyteiksi. Ulkoisesti lofosyytit muistuttavat arkeosyyttejä [57] . Anteriorinen napa on varustettu lyhyellä tähtimäisellä pseudopodialla, ja takapää jättää jälkeensä jäljen kollageenifibrillinipun muodossa, jota yhdistää glykoproteiinimatriisi . Lofosyyttien ytimessä on tuma, karkea endoplasminen verkkokalvo on vahvasti kehittynyt sytoplasmassa, mikrotubulukset ja mikrofilamentit ovat selvästi näkyvissä . Lofosyyttien päätehtävä on mesoyylikollageenikuitujen täydentäminen ja uusiminen [57] . Tavallisissa sienissä kollenttien ja lofosyyttien katsotaan olevan arkeosyyttilinjan johdannaisia [58] .
Sklerosyytit erittävät luuston mineraalielementtejä - spicules , jotka suorittavat tukitoimintoa ja ylläpitävät sienen rungon muotoa. Piisienissä sklerosyytit suorittavat solunsisäistä spikulaarista synteesiä. Kaikista Metazooista vain tavalliset ja lasisienet käyttävät piitä kalsiumin sijaan luurankonsa rakentamiseen . Muodostuneiden piikkojen koon mukaan erotetaan megasklerosyytit ja mikrosklerosyytit. Spikula syntetisoidaan vakuolissa, jonka muodostaa erityinen kalvo, silicalemma , joka ei joudu kosketuksiin solukalvojen kanssa [59] . Kalkkipitoisten sienien sklerosyytit ovat peräisin pinakosyyteistä ja mahdollisesti koanosyyteistä [60] .
Sisäisen päärungon lisäksi monilla sienillä on myös iho (ektosomaalinen) luuranko, joka suojaa sientä petoeläimiltä ja muilta sieniltä. Sen rakenne on monipuolinen ja se voi sisältää sekä vaakasuunnassa suunnattuja pinoihin koottuja piikkejä että pystysuoraan suuntautuneita piikkejä, jotka muodostavat palisadin [61] .
Spongosyytit muodostavat perimäisen sienen tai "kiimainen" luuranko tavallisissa sienissä, joista puuttuu mineraalirunko. Nämä solut siirtyvät spikkeliä tuottaviksi sklerosyyteiksi tai valmiiksi spiculeiksi ja kiinnittyvät niihin spongiini-molekyylejä, joka on kollageenin erityinen muoto, joka sisältää suuren pitoisuuden jodia . Sieniä löytyy vain sienistä [62] ja se näyttää paksuilta luurankokuituilta [63] . Uskotaan, että spongosyyteille on ominaista positiivinen kemotaksis piille. Orgaanisen luuston muodostumisen aikana spongosyytit ryhmitellään ja yhdistyvät sormimaisilla koskettimilla. Spongosyyttien, kuten sklerosyyttien, uskotaan olevan arkeosyyttilinjan johdannaisia tavallisissa sienissä [64] .
Solut, joissa on suojaava eritystoimintoKaikki tämän ryhmän solut voidaan jakaa ehdollisesti ameboidisoluihin ja soluihin, joissa on sulkeumat. Tämän soluryhmän päätehtävät ovat suojaava (fagosyyttinen, bakterisidinen ), varastointi, mesokiilin pääaineen erittäminen sekä ruokahiukkasten ja hapen siirto [64] .
ameboidisolutTavallisissa sienissä on tyypillisiä ameboidisoluja - arkeosyytit, jotka erottuvat suuresta tumasta ja ytimestä sekä lukuisista suurista lysosomeista [57] , jotka kykenevät fagosytoosiin . Homoskleromorfalla ei ole tällaisia soluja kaikissa lajeissa. Tällä hetkellä arkeosyytit ymmärretään totipotenteiksi ( kanta )soluiksi, kuten kaikki solut, joissa on tuma, jossa on tuma ja lukuisia fagosomeja . Arkeosyytit ovat vapaiden solujen aktiivisimmin jakautuva fraktio. He osallistuvat aktiivisesti aseksuaaliseen ja seksuaaliseen lisääntymiseen sekä korjaavaan morfogeneesiin [65] .
Bakteriosyytit ovat liikkuvia ameboidisoluja, joissa on prokaryoottisten endosymbiontien asuttamia vakuoleja. Toistaiseksi niitä on tunnistettu vain joistakin tavallisista sienilajeista. Jotkut bakteriosyytit sisältävät yhden suuren tyhjiön, jossa on bakteereita, kun taas toisissa on useita pieniä tyhjiöitä, jotka sisältävät yhden tai useamman bakteerin. Bakteriosyytit voivat olla melko suuria (jopa 20 mikronia). Joissakin lajeissa bakteriosyytit suorittavat prokaryoottisten symbionttien pystysuoran siirron emoorganismista tytärorganismiin tunkeutuen alkioon. Uskotaan, että bakteriosyytit ovat peräisin arkeosyyttilinjasta [66] .
Solut, joissa on sulkeumiaTämä on heterogeeninen soluryhmä, joka sisältää erityisiä sulkeumia sytoplasmassa. Toisin kuin arkeosyyteillä, niillä on vähentynyt karkea endoplasminen verkkokalvo, ei fagosomeja, ei happaman fosfataasin aktiivisuutta eikä ytimiä. Inkluusioiden koon perusteella voidaan erottaa suuria inkluusioita sisältävät solut ja pieniä inkluusioita sisältävät solut. Ensimmäinen ryhmä sisältää:
Toinen ryhmä sisältää:
Useimpien kehon muodostavien solujen kyky liikkua vapaasti on sienien tunnusmerkki. Mesoyylisolut liikkuvat lähes jatkuvasti. Vesikerrosjärjestelmän uudelleenjärjestelyn aikana endopinakosyytit ja koanosyytit voivat muuttaa sijaintiaan, minkä seurauksena muodostuu uusia siimakammioita, sulautuvat ja muodostavat uusia kanavahaaroja. Tämä varmistaa, että veden virtaus sienen rungossa on optimoitu sen kasvaessa tai ympäristön muutosten seurauksena. Solujen itsenäiset ja toistuvat liikkeet sienien rungoissa ovat mahdollisia, koska useimmissa soluissa ei ole todellisia solujen välisiä kontakteja ja tyvikalvoa [69] .
Lasisienissä ei ole tyypillistä choanodermaa ja pinacodermaa. Niiden elävä kudos on kolmiulotteinen verkko, joka on samanlainen kuin verkko, joka muodostuu lukuisista säikeistä. Soluja erottavia kalvoja ei ole, ja sytoplasma on jatkuva kudoksen sisällä, joten lasisienien kudosta kutsutaan trabekulaariseksi synsytiumiksi tai trabekulaariseksi verkkoksi. Koanoderman sijasta on toinen syncytium - choanosyncytium, ja tyypillisten koanosyyttien sijasta - kauluskappaleet, joissa jokaisessa on kaulus ja siima, mutta ei ydintä. Kaulusrungot kerätään ryhmiin erillisiin taskuihin, joita ympäröi trabekulaarinen verkko. Itse asiassa kauluskappaleet ovat yksittäisen ytimen sisältävän kantasolun (koanoblastin) kasvamia. Mesokilli ulottuu trabekulaarisen verkon jokaisen säikeen sisällä. Se sisältää pilkkuja, kollageenikuituja ja yksittäisiä soluja: sklerosyyttejä, arkeosyyttejä ja mitä todennäköisimmin sukusoluja [70] .
Suurin osa sienistä on istumattomia, kiinnittyneitä organismeja, mutta jotkut lajit kykenevät liikkumaan rajoitetusti . Esimerkiksi makean veden sieni Ephydatia , samoin kuin jotkut meren lajit, voivat liikkua alustan poikki nopeudella 1–4 mm päivässä. Tämä liike saadaan aikaan pinakosyyttien ja muun tyyppisten solujen ameboidiliikkeen seurauksena, jota esiintyy vaihtelevassa määrin yhdessä. Jotkut lajit, kuten Clathrina coriceae , voivat supistua ja muuttaa osculumin halkaisijaa myosyyttien avulla. Näiden mekanismien ansiosta sienet voivat tilapäisesti pysäyttää veden virtauksen pohjavesijärjestelmänsä läpi esimerkiksi silloin, kun vedessä olevan suspendoituneen aineen määrä kasvaa [71] . Kaikkien neljän luokan aikuiset sienet voivat karkottaa substraatin hiukkasia itsestään supistumisen avulla [72] .
On osoitettu, että kehon tilavuuden ja muodon muutokset voivat olla myös endogeenisiä ja niillä voi olla päivittäistä rytmiä. Ei tiedetä tarkasti, mikä on vastuussa signaalinsiirrosta solujen välillä hermoston puuttuessa : solujen johtuminen, kemiallinen diffuusio vai sähkönjohtavuus. Ilmeisesti mikä tahansa vaihtoehdoista voi toteutua, koska biosähköisiä solupotentiaalia ja välittäjäaineita on tunnistettu sienistä . Lisäksi niiden genomit sisältävät geenejä , jotka ovat ortologisia eumetazoan neurosensorisen järjestelmän toimintaan osallistuvien geenien kanssa [73] . Kuitenkin erityisten solujen välisten kontaktien puutteen vuoksi signaali sienirungossa etenee hyvin hitaasti. Poikkeuksena ovat lasisienet, joilla on synsyyttinen rakenne. Esimerkiksi Rhabdocalyptus dawsonissa toimintapotentiaalit etenevät nopeasti synsyyttisiä johtoja pitkin, mikä johtaa siipien lyönnin ja veden virtauksen lopettamiseen kehon läpi [74] .
Useimmat sienet suodattavat pienet ruokahiukkaset pois kehonsa läpi virtaavasta vedestä. Partikkelikoot ovat yleensä välillä 50-1 µm, mutta voivat olla jopa pienempiä. Näihin rajoihin kuuluvat yksisoluiset planktoniorganismit , kuten dinoflagellaatit ja bakteerit, virukset , pienet orgaaniset jäännökset ja mahdollisesti jopa veteen liuenneet orgaaniset yhdisteet [75] .
Sienillä ei ole ruoansulatustoimintoihin erikoistuneita solupopulaatioita . Melkein kaikki ihosolut ja monet sienen sisätilan solut osallistuvat ruokahiukkasten sieppaamiseen. Koanosyyteillä, arkeosyyteillä, eksopinakosyyteillä, endopinakosyyteillä ja basopinakosyyteillä on osoitettu olevan fagosyytti- ja ruoansulatusaktiivisuutta. Ruoan sieppaamista voi tapahtua myös prosopilissa ja adduktorissa [36] . Fagosyyttinen aktiivisuus havaittiin myosyyteissä, erittävissä pallomaisissa soluissa, sklerosyyteissä ja lofosyyteissä. Pienet hiukkaset voivat tunkeutua eksopinasyyttien väliseen mesokyyliin, mutta tämän liikkeen mekanismi on epäselvä. Jotkut mesokyylisolut voivat ameboidisesti laajentaa prosessejaan pinakosyyttien välisten adduktorikanavien onteloon ja suorittaa fagosytoosia. Useimmissa tapauksissa bakteerit ja muut pikoplanktonit vangitaan kuitenkin koanosyyttien pseudopodiaalisilla kasvaimilla [36] .
Choanosyytit voivat vangita ruokahiukkasia sekä tyviosassa että apikaalisessa osassa (kaulusalueella). Koanosyytit ja pinakosyytit, joissa on fagosytoituneita ruokahiukkasia, joko välittävät ne arkeosyyteille tai erittävät ne mesokyyliin eksosytoosin kautta . Arkeosyytit ja koanosyytit sulattavat ruokaa ruoansulatusvakuoleissa , ja arkeosyytit näyttävät pystyvän varastoimaan myös ravinteita (glykogeenia ja lipidejä ). Erityisen suuret kanaviin kertyneet hiukkaset imeytyvät endopinakosyytit ja arkeosyytit, jotka tunkeutuvat kanaviin pinakosyyttikerroksen tai porosyyttien kautta. Entsyymit amylaasi , lipaasi , proteaasi ja esteraasi osallistuvat ruoan hajoamiseen sienissä [76] [77] .
Sienistä tunnetaan myös lihansyöjälajeja - tavallisia Cladorhizidae -heimon sieniä sekä joitakin Guitarridae- ja Esperiopsidae-perheiden lajeja . Vain 137 saalistussienilajia tunnetaan [78] . Cladorhizidae-lajin edustajat syövät äyriäisiä ja muita pieniä eläimiä, jotka tarttuvat sienen levittämiin pitkiin solurakenteen tahmeisiin filamentteihin. Kun saalis tarttuu kiinni, lanka lyhenee ja vetää saalista kohti sienen runkoa. Seuraavaksi sieni ympäröi hitaasti uhrin ja sulattaa sen, todennäköisesti arkeosyyttien avulla. Ei ole näyttöä siitä, että sieni käyttää myrkkyä tai myrkkyjä . Jotkut saalistussienet käyttävät koukun muotoisia piikkejä saaliin kiinni saamiseksi [79] . Saalistussieniltä puuttuu koanosyytit ja pohjavesijärjestelmä [80] [77] , vaikka Chondrocladia -suvun sienet käyttävät muunnettua akviferjärjestelmäänsä saaliin imemiseen kehoon. Useimmat saalistussienet elävät suurissa syvyyksissä (jopa 8840 m) [79] [81] .
Sulamattomat ruokajäämät sekä epäorgaaniset hiukkaset, jotka ovat päätyneet sieneen vesivirralla, poistetaan sienen rungosta. Jälkimmäiset on poistettava: ne voivat tukkia johtavat kanavat ja häiritä heidän työtään. Afferenttikanavaan juuttunut hiukkanen fagosytooituu arkeosyyttien toimesta ja kuljetetaan sitten lähemmäksi akviferin ulostuloa ja erittyy eksosytoosin kautta ulosvirtauskanavaan. Sienissä, jotka käyttävät vieraita hiukkasia luurankonsa rakentamiseen, siepattu hiukkanen voidaan siirtää luurankoelementtien synteesikohtaan [82] .
Kaasujen ja aineenvaihduntatuotteiden (pääasiassa ammoniakin ) virtaus kehosta pohjavesijärjestelmän läpi virtaavaan veteen tarjoaa yksinkertaisen diffuusion . Sillä voi myös olla rooli ravinteiden jakautumisessa koko sienen kehoon, vaikka tämän tekevät pääasiassa arkeosyytit. Aplysina -suvun lajeilla on erityisiä sisäisiä kuituja, joita pitkin, kuten kiskoilla, ravinteilla täytetyt arkeosyytit liikkuvat [83] .
Lasisienissä kuljetus tapahtuu synsytiumin sisällä. Sen jälkeen kun ruokapartikkelit ovat vangittuina kauluskappaleisiin ja ladattu tyhjiin, moottoriproteiini dyneiini siirtää vakuolit läpi syncytiumin mikrotubuluksia pitkin . Vesikkelit liikkuvat samalla tavalla foraminiferan pseudopodioissa ja joidenkin korkeampien eläinten hermosolujen aksoneissa [83] .
Koska pinakodermissa ja koanodermissa ei käytännössä ole solujen välisiä kontakteja, nämä solukerrokset eivät muodosta luotettavaa mesokyylin ja veden erottavaa estettä; siksi vettä pääsee jatkuvasti sienien kehoon. Makean veden sienien soluissa on yleensä supistuvia vakuoleja , jotka suorittavat osmoregulaatiota yksittäisten solujen tasolla, mutta eivät koko eläimen kehoa [84] .
Sienillä on erilaisia laitteita veden virtauksen säätämiseksi pohjavesijärjestelmän läpi. Lasisienissä siima lakkaa lyömästä, jos pohjasedimenttien hiukkasia pääsee sienen sisään tai sen kudos vaurioituu. Tässä tapauksessa toimintapotentiaali etenee synsyyttikudoksen läpi ja siimot jatkavat lyömistä, kun niiden kalvopotentiaali saavuttaa normaaliarvon. On mahdollista, että toimintapotentiaali saa kalsiumia tunkeutumaan kaulukseen, ja siimalyönti palautuu, kun kalsiumia pumpataan ulos solusta [36] .
Sienissä, joissa on kudosten solurakenne, toimintapotentiaali ei tiettävästi voi levitä koko kehoon. Kuitenkin vastauksena huonoon veden laatuun, fysikaaliseen tai kemialliseen ärsytykseen tai jopa spontaanissa rytmissä tällaiset sienet voivat hitaasti supistaa pohjavesijärjestelmänsä kanavia, sulkea ostiaa ja osculumia, minkä seurauksena veden virtaus on suuresti hidastuu tai pysähtyy kokonaan. Samaan aikaan koanosyyttien siimat eivät lopeta lyömistä ja toimivat lakkaamatta, vaikka joissakin koanosyyteissä siima lyö hitaammin kuin toisissa. Siipien lyöminen tapahtuu sinusoidia pitkin ja yhdessä tasossa, ja samassa koanosyyttikammiossa kunkin koanosyytin siimat lyövät omassa tasossaan; Kuitenkin vastauksena vahingolliseen vaikutukseen (sienen repeämä, hapenpuute) jotkut flagellat hidastavat lyöntiään ja voivat jopa pysähtyä useiksi tunteiksi. Tällä hetkellä uskotaan, että vain lasisienet pystyvät välittömästi pysäyttämään flagellan lyönnin synsyyttisen rakenteensa vuoksi. Lasisieni Oopsacas minuta voi supistua kehonsa hyvin hitaasti, ja supistukset johtuvat synsytiumin läpi kulkevista kalsiumaalloista. Kun sienen runko supistuu, myös koanosyyttikammiot ja yksittäiset koanosyytit supistuvat [36] .
Sienillä on tehokas luontainen immuunijärjestelmä, jonka avulla sienet voivat erottaa patogeeniprokaryootit , endosymbionttiprokaryootit ja ruokaprokaryootit. On osoitettu, että kun endosymbionttibakteerit viedään sieneen, ne tuottavat spesifisiä aineita, kuten N-asyylihomoseriinilaktonit sienen Suberites domuncula tapauksessa, jotka estävät immuunivasteen ja apoptoosin . Vasteena näille molekyyleille sieni alkaa syntetisoida runsaasti endosytoosiproteiineja , luultavasti kontrolloidakseen bakteeripopulaatiota. Useilla Poribacteria membraaniproteiineilla on eukaryoottisia domeeneja , jotka ovat vastuussa proteiini-proteiinivuorovaikutuksista eukaryoottisen ekstrasellulaarisen matriisin kanssa ja solujen välisestä adheesiosta , joilla todennäköisesti on rooli tunnistamisessa. Patogeeniset grampositiiviset ja gramnegatiiviset bakteerit kantavat patogeeneihin liittyviä molekyylikuvioita (PAMP), jotka sienisolut tunnistavat. Esimerkiksi lipopolysakkaridit (LPS), jotka ovat gramnegatiivisten bakteerien PAMP:eja, tunnistavat sienissä, kuten muissakin Metazooissa , Toll-tyyppiset reseptorit , jotka laukaisevat immuunivasteen [85] .
Sienet hylkäävät muiden lajien siirrot , mutta ottavat vastaan siirrot oman lajinsa jäseniltä. Joissakin merisienissä harmailla soluilla on keskeinen rooli vieraan materiaalin hylkäämisessä. Kun vieras fragmentti viedään sisään, harmaat solut vapauttavat kemikaaleja, jotka estävät solujen liikkumisen vaurioituneella alueella, joten vieraan fragmentin solut eivät voi käyttää sienen kuljetusjärjestelmää. Harmaat solut ryhmittyvät sitten ja vapauttavat myrkkyjä, jotka tappavat kaikki solut vaurioituneella alueella. Tämä immuunijärjestelmän aktivoitunut tila voi kestää jopa kolme viikkoa [86] .
Sienillä on sekä seksuaalinen että aseksuaalinen lisääntyminen. Sienet voivat olla ovoviviparous tai viviparous . Oviparous sienet ovat yleensä kaksikotisia, ja toisessa tapauksessa ne ovat usein hermafrodiitteja [87] . On kuitenkin tunnettu tapaus, jossa sieni on vaihtanut sukupuoltaan vuoden aikana [88] .
Sienillä ei ole sukurauhasia, eikä sukusolujen muodostuminen rajoitu tietylle mesoyylin alueelle, joten sukusolut jakautuvat tasaisesti sen päälle, mutta samalla ne ovat aina diffuusion peittämän etäisyyden päässä kanavasta. tai kammio [89] . Sukupuolisoluja muodostuu suoralla transformaatiolla somaattisista soluista : nukleolaarisista amoebosyyteistä ja koanosyyteistä, mutta sukusolujen kehityksen päävaiheet sienissä ovat samanlaisia kuin muissa eläimissä [87] .
Miessukusolujen ( spermatogeneesi ) muodostumisen aikana lasissa ja tavallisissa sienissä sekä Homoscleromorphassa muodostuu väliaikaisia pallomaisia muodostelmia, joita ympäröivät litistyneet somaattiset solut - spermatokystit, joissa spermatogeneesi tapahtuu. Kalkkipitoiset sienet eivät muodosta siittiöitä. Spermatosystassa miehen sukusolut kehittyvät synkronisesti, mutta Homoscleromorphassa siittiöiden kypsymisgradientti havaitaan siittiöiden sisällä, mikä myös tuo tämän sieniryhmän lähemmäksi eumetazoaa. Useimmilla sienillä on primitiivisiä siittiöitä ja suuri määrä sytoplasmaa, jossa on useita mitokondrioita ; akrosomit puuttuvat yleensä. Elektronimikroskopiaa käyttämällä havaittiin kuitenkin, että kaikkien Homoscleromorpha-lajikkeiden ja joidenkin tavallisten sienien siittiöissä on akrosomeja. Kalkkipitoisissa sienissä on epätyypillisiä siittiöitä, ne ovat muodoltaan pallomaisia ja niistä puuttuu siima [90] .
Kehittyvät naisen sukusolut sijaitsevat hajanaisesti tai pienissä ryhmissä koanosomissa. Useimmissa sienissä tyypillistä keltuaisen muodostumista ei tapahdu oogeneesin aikana ; sen sijaan sitä hallitsevat erilaiset siirtymismuodot oosyytteihin ravinnemateriaalin, josta sekundäärinen keltuainen muodostuu, apusoluista. Tässä tapauksessa voi tapahtua kokonaisten solujen tai niiden fragmenttien fagosytoosia, jotka tulevat fagolysosomeihin. Munasolut ja tukisolut ovat joskus suljettuna erityiseen follikkeliin, jossa on solurakenteen seinämät [89] . Homoscleromorpha- ja oviparous-sienissä keltuainen muodostuu endogeenisen synteesin avulla. Ooplasma ei erotu munasoluissa. Munasoluilla synnyttävillä sienillä ei ole munakalvoja , mutta munasoluilla synnyttävillä tavallisilla sienillä kehittyy alkeellinen keltuainen kalvo oogeneesin aikana [91] .
Lisääntymisjakson aikana siittiösolun seinämä tuhoutuu ja siittiöt pääsevät ulostulokanaviin (harvemmin eteiseen) ja työntyvät ulos osculumien kautta. Jotkut trooppiset sienet sylkevät yhtäkkiä maitomaisia siittiöpilviä osculumistaan . Kun ulostyönnetyt siittiöt lähestyvät toista sientä, ne kulkeutuvat vesivirtojen mukana pohjavesijärjestelmään. Sienen sisällä ne lähestyvät koanodermiksen tai flagellaaristen kammioiden pintaa, jossa koanosyytit fagosytoivat, mutta eivät pilkkoo niitä. Siittiön niellyt koanosyytti menettää siimansa ja kaulustaan ja muuttuu ameboidisoluksi (kantajasoluksi), joka kuljettaa siittiön ytimen munaan ja joko siirtää ytimen siihen tai munasolu fagosytoosi sen [89] . Jotkut sienet vapauttavat munansa tukisoluineen veteen. Usein sienet vapauttavat munat ja siittiöt veteen synkronoidussa; tätä kutsutaan "savuksi" tai "keittäviksi" sieniksi. Trooppisessa riuttasienessä Neofibularia nolitangere siittiöiden ja munasolujen vapautumisen ajoitus on erittäin tarkka, joten kerran vuodessa tapahtuva kolmen päivän "tupakointi" voidaan ennustaa etukäteen [92] .
Aseksuaalista lisääntymistä on kuvattu kaikissa sieniluokissa, ja se voidaan suorittaa fragmentoimalla, gemulogeneesillä ja orastumalla [ 93] .
Fragmentointia pidetään alkeellisimpana suvuttoman lisääntymisen tapana. Se voi tapahtua kovien myrskyjen aikana petoeläinten (kalat, kilpikonnat), tartuntatautien , substraatin repeämisen tai halkeamisen vuoksi, minkä seurauksena sienen runko hajoaa palasiksi. Erotetut palat säilyvät, koska sienet pystyvät uusiutumaan (katso alta lisätietoja). Ne kiinnittyvät alustaan, järjestäytyvät uudelleen ja muuttuvat uudeksi sieneksi [94] . Koska pirstoutuminen ei ole luonnollinen vaihe sienen kehityksessä, vaan sattumanvaraisten ulkoisten tekijöiden aiheuttama tapahtuma, ei fragmentoitumisen aikana tapahdu sytologisia muutoksia. Sirpaloituminen on tyypillisintä tavallisille sienille [95] .
Orastus on melko harvinainen sienilisäysmenetelmä: se esiintyy elinkaaressa pakollisena vain kahden perheen edustajilla ( Polymastiidae ja Tethyidae ), vaikka se on edustettuna monissa suvuissa epäsäännöllisesti [96] . Samanaikaisesti useimmissa sienissä (paitsi Homoscleromorpha ja Radiospongilla cerebellata ) emosien kehoon muodostuu tiheä solukertymä - pääasiassa arkeosyyttejä. Tällaisen munuaisen muodostuminen perustuu pluripotenttien solujen migraatioon ja niiden myöhempään erilaistumiseen. Tässä munuaisessa ei ole koanosyyttikammioita, kanavia, osculumia, ja sen jälkeen, kun se on erotettu äidin sienestä, se on kiinnittynyt substraattiin; siellä se alkaa kasvaa ja muodostaa pohjavesijärjestelmän. Laskeutuessaan silmut voivat sulautua toisiinsa, mikä johtaa suurempien sienien kehittymiseen. Clathrinassa silmut muodostuvat tubulusten päiden turvotuksina, jotka edustavat sienen runkoa . Joissakin Tethya -lajeissa silmut muodostuvat erityisiin varsiin, kun taas Oscarella- ja Aplysilla -lajeissa ne ovat papilleja, jotka irtoavat emoorganismista ja synnyttävät uusia sieniä [94] . Homoscleromorphassa uuden sienen muodostumismekanismi on täysin erilainen: näissä sienissä munuaiset ovat emosien kehon kasvua, eikä niiden muodostumisen aikana tapahdu lisääntymistä , ja munuaisen solukoostumus on identtinen. emosien solukoostumukseen [97] .
Gemmulogeneesi on monimutkaisin aseksuaalisen lisääntymisen tyyppi sienissä. Sen seurauksena muodostuu jalokiviä - lepotilassa olevia vaiheita, jotka on suunniteltu selviytymään epäsuotuisista olosuhteista sekä sienien leviämisestä. Jalokivet muodostavat makean veden ja joitain merisieniä satoja ja tuhansia [94] . Ulkopuolelta gemmule on peitetty ei-soluisella suojakuorella, ja sen sisällä on massa pluripotentteja soluja ja teosyyttejä (inaktiivisia arkeosyyttejä), jotka on täytetty varaaineella [98] . Ajoittain sienen runko kuolee pois ja hajoaa kokonaan, niin että vain jalokivet jäävät [99] .
Jalokivet ovat erittäin kestäviä monille haitallisille tekijöille ja voivat itää jopa kahden kuukauden -80 °C:ssa ja jopa -100 °C:ssa säilytyksen jälkeen. Neljännes jalokivistä itää neljän kuukauden kuivauksen jälkeen 5 °C:ssa [100] . Ei ole harvinaista, että sienitutkijat säilyttävät kostutettuja jalokiviä jääkaapissa ja itävät niitä kokeilua tai tarkkailua varten [101] .
Monille lajeille, joiden elinkaari sisältää suvuttoman lisääntymisen, on ominaista sukupuolisen ja suvuttoman lisääntymisen vuorottelu. Erityisesti yhdessä sienessä gemmulien muodostuminen ei ala ennen keltuaisen muodostumista munasoluissa johtuen kilpailusta solumateriaalista. Tämä johtuu myös seksuaalisen lisääntymisen toiminnan vähenemisestä aseksuaalisen lisääntymisen aikana. Monissa makean veden sienissä aseksuaalinen lisääntyminen voimistuu seksuaalisen lisääntymisen jälkeen ja päättää elinkaaren aktiivisen vaiheen epävakaissa olosuhteissa elävissä sienipopulaatioissa [102] .
Uusiutumiskykynsä suhteen sienet ovat parempia kuin kaikki muut Metazoa. Kun sienen runko on vaurioitunut, suurin osa arkeosyyteistä muuttuu pinakosyyteiksi ja koanosyyteiksi palauttaen pinakodermin ja koanodermin; koko prosessi kestää useita päiviä. Regeneroitumiskykyä käytetään aktiivisesti wc-sienen vesiviljelyssä, kun sieni leikataan palasiksi ja muutamassa kuukaudessa palasista kehittyy täysimittaiset sienet. Lisäksi sienien korkeaa regeneratiivista kapasiteettia hyödyntävät niiden fysiologiaa tutkivat tutkijat. Peitelasin päälle asetetaan pala sientä, johon sieni kiinnittyy, ja sitten osa sienestä peitetään toisella peitinlasilla. Tämän seurauksena muodostuu erittäin ohut kerros elävää ainetta, jota on kätevää tutkia mikroskoopilla. Sienen yksittäisiä soluja tutkittaessa se leikataan yksittäisiksi soluiksi fysikaalisin tai kemiallisin keinoin. Jos yksi näistä soluista sijoitetaan suonen, suonen pohjalle kehittyy nuori sieni [103] . Mielenkiintoista on, että sienisolut pystyvät aggregoitumaan uudelleen muodostamaan normaalin sienen sen jälkeen, kun sienen fragmentti on erotettu yksittäisiksi soluiksi. Tämän prosessin välivaihe on primmorfien muodostuminen - eksopinakoderman peittämien erilaistumattomien solujen klustereita. Lisäksi solut läpikäyvät transdifferentioitumisen, jolloin muodostuu normaali sieni, ja solun kohtalo transdifferentioitumisen aikana määräytyy sen sijainnin perusteella monisoluisessa aggregaatissa [30] .
Oviparous sienet tuovat tsygootteja ulkoiseen ympäristöön, jossa ne kehittyvät. Monille sienille on ominaista elävä syntymä, jossa tsygootit pysyvät äidin kehon sisällä ja jättävät sen jo muodostuneiksi toukiksi . Elävinä synnyttäneissä sienissä alkiot kehittyvät erityisissä sikiökammioissa, jotka muodostuvat litistyneistä koanosyytti- tai amoebosyyttialkuperää olevista soluista sekä endopinakosyyteistä. Kehityksen lopussa pesäkammion seinät osallistuvat pohjavesijärjestelmän kanavien muodostukseen [104] . Sienien alkiot ja toukat ovat lesitotrofisia, eli ne syövät keltuaista [105] . Sienillä on monenlaisia alkion ja toukkien rakenteen muunnelmia, mutta niiden kehitys on ulkoisista eroista huolimatta hyvin samankaltaista molekyylitasolla (geenin ilmentymismallit, solujen liikkuminen ja kuolema jne.) [19] .
Sienitsygootti pilkkoutuu täydellisesti ja tasaisesti, mutta blastomeerien suhteellinen sijainti vaihtelee eri edustajilla [106] . Tässä suhteessa sienet erottavat neljä päämurskausmenetelmää :
Munan heikon erikoistumisen vuoksi kaikissa sienissä (paitsi Calcaroneassa), pilkkoutumiselle ei yleensä ole ominaista blastomeerien avaruudellisen järjestelyn vakaus . Jakojen synkronisuus joko puuttuu kokonaan tai katoaa aikaisin. Monissa sienissä embryogeneesin alkuvaiheessa endosymbioottiset bakteerit tunkeutuvat alkioon mesoyylistä. Joissakin tapauksissa äidin alkuperää olevia somaattisia soluja viedään alkioon [109] .
Tetilla- ja Stylocordyla -sukujen tavallisissa munasoluisissa sienissä kehitys on suoraa: pilkkomisen jälkeen alkaa välittömästi solujen erilaistumisvaihe ja nuoren sienen kehittyminen [109] .
Monisoluisten alkioiden (toukkien) muodostumisen aikana sienissä kuvataan lähes kaiken tyyppisiä eumetatsoisille tyypillisiä soluliikkeitä: morulin delaminaatio , solujen delaminaatio, invaginaatio ja moninapainen maahanmuutto. Sienillä on kuitenkin myös ainutlaatuinen morfogeneesi, jota ei löydy muista monisoluisista eläimistä, kuten excurvaatio, pseudoblastula-muodostus, joka johtuu emosolujen tunkeutumisesta murskaavaan alkioon, polarisoitunut delaminaatio, yksinapainen proliferaatio ja moninapainen emigrantti [110] .
Sienien alkion kehitys eroaa olennaisesti eumetazoanin kehityksestä. Sienien alkion synnyn aikana ei tapahdu itukerrosten muodostumista , eli gastrulaatiota ja gastrulaa ei tapahdu , vaikka murskauksen jälkeen tapahtuu intensiivistä morfogeneesiä ja solujen erilaistumista [108] . Myöhemmissä pilkkoutumisvaiheissa, joita yleensä kutsutaan blastulaksi tai morulaksi, toukkasolujen erilaistuminen alkaa sienistä. Sienien erikoistuneiden toukkasolujen (integumentaariset, luustolliset ja muut) kohtalo ei ole homologinen eumetazoan itukerrosten kohtalolle, koska sienillä ei ole ruumiinosia, elimiä ja kudoksia, jotka ovat homologisia eumetazoanin kanssa. Siten sienillä ei ole eikä voi olla ektodermia ja endodermia [111] .
Sienissä on kuvattu kahdeksan tyyppistä toukkia: coeloblastula, calciblastula, zinctoblastula, amphiblastula, dysferula, hoplitemella, parenchymula ja trichimella [112] .
Yksinkertaisimpia toukkia ovat coeloblastula ja calciblastula, joilla on yksirivinen siimapeite ja laaja sisäontelo (blastocoel), joka on täytetty rakenteettomalla nesteellä, yksittäisillä emästä peräisin olevilla somaattisilla soluilla ja symbioottisilla bakteereilla. Vaikka coeloblastula on planktoninen, jotkin siimasolut menettävät siimonsa ja siirtyvät blastokoeliin, jolloin ontosta coeloblastulasta tulee lopulta onteloton sterroblastula [113] . Coeloblastula on kuvattu joissakin munasoluisissa tavallisissa sienissä, kun taas calciblastula on löydetty Calcinea-alaluokan kalkkipitoisista sienistä. Kalsiblastulassa solujen ulompi kerros voi sisältää yksittäisiä leimautumattomia soluja [112] .
Toinen yksikerroksinen toukka on amfiblastula, joka on myös ontto pallo. Amfiblastulan anteriorisen pallonpuoliskon muodostavat pienet flagelloidut solut, kun taas takapuolipallon muodostavat leimautumattomat suuret solut, joissa on rakeinen sytoplasma. Päiväntasaajan alueella on neljä "ristin" solua. Pienessä sisäontelossa on erilaisia emosoluja ja symbioottisia bakteereja. Kun amfiblastula on emosienen mesokyylissä, kaikki sen siimat muuttuvat blastokoeliksi, mutta pian muodostuu reikä, jonka läpi toukka kääntyy ulospäin siimojen kanssa (inversio). Sen jälkeen toukka tulee ulos. Inversio tapahtuu niissä sienissä, joissa munasolut muodostuvat koanosyyteistä [113] . Amphiblastulae ovat ominaisia Calcaronea-alaluokan kalkkipitoisille sienille [112] .
Dysferula on yksi Halisarca- sieniryhmän toukista . Toukan sisällä on suljettu kerros siimasoluja, joka muodostui pintasiimakuoren invaginoinnin (invaginoinnin) seurauksena [114] .
Hoplitomella on Alectonan ja Thoosan tylsien sienien ainutlaatuinen planktoninen toukka . Siitä puuttuu integumentaarisia siimasoluja. Hoplitemellan sisällä on koanosyyttikammioita, erilaisia soluja, kollageenikuituja ja diskotrieenityyppisiä täpliä, jotka puuttuvat aikuisista sienistä [115] .
Parenkymaaliset toukat ovat monimutkaisimpia, niiden organisaatio voi vaihdella jopa saman suvun sisällä. Parenkymaaliset toukat ovat ominaisia suurimmalle osalle tavallisia sieniä. Parenchymula on ulkopuolelta peitetty yksi- tai monirivisellä kerroksella yksilipuisia soluja; se vastaa rakenteeltaan I. I. Mechnikovin hypoteettista fagosytellaa [ 116] . Toukan sisällä on sklerosyytit, arkeosyytit, erityssolut, kollensiitit sekä toukkien luuranko, jos se on tyypillistä aikuiselle sienelle. Tässä suhteessa parenkyymiä voidaan jossain määrin pitää "melkein valmiina" nuorena sienenä [113] . Ulkoiseen ympäristöön joutuville parenkyymeille on ominaista toukkasolujen erilaistumisaste ja joskus lopullinen (eli aikuisen sienen luontainen) [115] .
Trihimella on ominaista monille lasisienille [113] . Peruserot trikimellan ja parenkyymin välillä ovat se, että trikimellassa on vyön keskiosassa soluja, jotka kantavat jopa 50 väreä . Koko toukka, mukaan lukien sädekalvot, on peitetty synsyytiaalisella pinacoderm-kerroksella, ja värekarvot tulevat esiin syncytiumissa olevien reikien kautta. Trikymellan sisällä on siimakammioita, jotka muodostuvat ei-ymaisista kauluskappaleista, jotka eroavat aikuisen sienen vastaavista, koska niitä ei yhdistä yhteinen sytoplasma. Trichymellaeilla on stauroaktiinipiikkejä, jotka puuttuvat aikuisista sienistä [117] .
Homoscleromorphalle on ominaista sinkoblastula-toukka, joka on ulkonäöltään samanlainen kuin coeloblastula, koska sen muodostaa yksi kerros värekarvaisia soluja ja sillä on laaja sisäontelo. Ulomman kerroksen solut on kuitenkin yhdistetty apikaalisessa osassa desmosomeilla, ja onkalon puolelta ne ovat pohjalevyn alla, joten niitä voidaan pitää epiteelisoluina. Toukan takanavan alueella on solujen vyö, joissa on intranukleaariset parakiteiset kappaleet. Toukan sisäontelossa on emosoluja ja symbioottisia bakteereja [118] .
Kaikentyyppisille toukille, paitsi hoplitomellalle, anteroposteriorinen polariteetti on tyypillistä. Se ilmenee kehon muodossa, värekanteen luonteessa eri napoissa, epätasaisessa värissä ja myös histologisella tasolla (erilaisten solujen jakautumisen luonne, spiculien suuntaus ja sijainti parenkyymin tapauksessa symbioottisten bakteerien epätasainen jakautuminen toukan ontelossa sinkoblastulan tapauksessa). Monet toukkarakenteet kuolevat toukkien kehityksen aikana, eivätkä ne säily aikuisilla. Näitä rakenteita ovat mm. toukkien ciliaarisuojus, joka suorittaa liikkumis-, kiinnitys- ja mahdollisesti trofisia toimintoja, sekä toukkien luuranko [118] .
Kaikki sienen toukat ovat lesitotrofisia: ne käyttävät energialähteenä keltuaisia rakeita ja lipidirakeita , joita ei käytetä loppuun alkion synnyssä. Lesitotrofian vuoksi sienen toukkien elinikä on suhteellisen lyhyt [113] . Joidenkin tavallisten sienien parenkyymit voivat kuitenkin fagosytoida orgaanisia hiukkasia ulkoisesta ympäristöstä siimasolujen avulla [118] . Yleensä toukkien ilmaantumista stimuloi valo ja se tapahtuu pääsääntöisesti aamunkoitteessa [113] . Monet toukat liikkuvat vedessä korkkiruuvissa. Sienien liikkeen piirteet, mikä johtuu todennäköisimmin värien sijainnista, joka vaihtelee suuresti eri ryhmissä [92] .
Tavallisen sienen Amphimedon queenslandica toukassa tunnetaan 3 solutyyppiä, jotka voivat suorittaa aistitoimintoja. Toukan takapäässä on erikoistuneita fotoreseptorisoluja , jotka muodostavat pigmentoituneiden solujen renkaan, jossa on valoaistin kalvot ja pitkät värekarvot ; ne säätelevät fototaksia . Toinen aistisolujen tyyppi ovat pallomaisia soluja, jotka ovat täynnä rakkuloita ; ne ilmentävät useita postsynaptisia geenejä. Lopuksi toukan etupäässä on joukko soluja, jotka on varustettu yhdellä silumilla. Ne on yhdistetty muihin soluihin erityisillä kontakteilla, mutta kemiallisia synapseja ei ole löydetty [72] .
Sienitoukat voivat reagoida nopeasti ympäristön ärsykkeisiin erilaisilla suuntautuvilla käyttäytymisohjelmilla, kuten geotaksilla , fototaksilla ja reotaksilla . Lisäksi he voivat valita alustan, jolle ne myöhemmin laskeutuvat [72] .
Tietyn ajan kuluttua (useasta tunnista useaan päivään) toukat asettuvat pohjalle ja alkavat etsiä sopivaa kiinnityspaikkaa [113] . Sienitoukkien metamorfoosi alkaa toukan kiinnittymisestä alustaan. Edelleen muodostuu eksopinakodermia ja basopinakodermia, koanosyyttikammiot (tai askonoidien edustajilla koanodermia) ja niihin liittyvät kanavat kehittyvät, muodostuu huokosia ja osculumia. Samanaikaisesti tapahtuu sienen, spiculien ja mesoyylin pääaineen synteesi. Suoraan toukista muodostuva yksisilmäinen yksilö, jonka pohjavesijärjestelmä on erilainen kuin aikuisilla muodoilla, on kalkkipitoisissa sienissä askonoidirakenne ja sitä kutsutaan olynthukseksi. Olynthuksella on yksi pussimainen koanosyyttikammio ja apikaalinen osculum. Tavallisissa sienissä ja Homoscleromorphassa tällä vaiheella on sykonoidi- tai leukonoidirakenne ja sitä kutsutaan ragoniksi; siinä on yksi osculum ja useita koanosyyttikammioita [108] . Useimmissa parenkymaalisissa toukissa tapahtuu muodonmuutoksen aikana sisäsolujen tuhoutumista, ja sisäiset solut muodostavat uusia nuoren sienen ihosoluja. Amphiblastula-, calciblastula-, coeloblastula-, zinctoblastula- ja Halisacra-toukissa vain ulommat solut erilaistuvat toukkien morfogeneesin aikana [119] .
Kehitystyyppi ymmärretään perinnöllisten ja hankittujen morfogeneettisten prosessien kompleksiksi, jotka liittyvät toisiinsa. Sienissä tunnetaan 8 kehitystyyppiä, jotka on nimetty tunnusomaisten toukkien mukaan. Ne on lueteltu seuraavassa taulukossa.
Tyyppi | Taksoni | Kananmuna | Erota | Toukka | Metamorfoosi | suvuton lisääntyminen | Lähde |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Amfiblastulaarinen | Calcaronea (kalkkisienet) | Isolesitaalinen, oligolesitaalinen, soikea | Täydellinen, asynkroninen, epäyhtenäinen, kiertelevä | Amphiblastula | Mesenkymaalisen tyypin mukaan : flagellarisolut vajoavat sisäänpäin ja synnyttävät koanosyyttejä, mesokillisoluja, sklerosyyttejä ja endopinakosyyttejä, rakeiset flagellarisolut synnyttävät ekso- ja basipinakodermia | orastava | [120] |
Kalsiblastulaarinen | Calcinea (kalkkisienet) | Isolesitaalinen, oligolesitaalinen, ei polarisaation merkkejä, ei erityisiä ruokintasoluja | Täysi, tasainen, polyaksiaalinen, siinä on murskausontelo | Aluksi koko blastula-toukka saa etu-posteriorisen napaisuuden ja siitä tulee kalsiblastula. Toukan pääsolutyyppi on siimasolut. On olemassa erityisiä solujen välisiä kontakteja. | Mesenkymaalisen tyypin mukaan | orastava | [121] |
trikimellit | lasisienet | Isolesitaalinen, oligolesitaalinen, ei polarisaation merkkejä, ei erityisiä ruokintasoluja | Täysi, yhtenäinen, asynkroninen | Trihimella, siellä on korkkikoskettimet | Ei kuvattu | Eri tyypit | [122] |
disferulny | Halisarcida (yleiset sienet) | Isolesitaalinen, polylesitaalinen, ei polarisaation merkkejä, ei erityisiä ruokintasoluja | Täysi, yhtenäinen, asynkroninen, polyaksiaalinen, siinä on murskausontelo. | Coeloblastula, parenchymula, dysferula. Toukat ovat kokonaan peitetty flagellalla. Liimalliset kontaktit saatavilla | Seka: eksopinakoderma kehittyy epiteelityypin mukaan toukan takanavan siimasoluista ja basopinakoderma, ekdopinakoderma ja koanoderma mesenkymaalisen tyypin mukaan. | Ei tunnettu | [123] |
Parenkymaalinen | Tavallisia sieniä | Rakenne vaihtelee | Täysi, asynkroninen, järjestämätön | Parenchymula | Mesenkymaalisen tyypin mukaan siihen liittyy lippusolujen siirtyminen sisäänpäin ja sisäinen ulospäin. Toukkien siimasolujen täydellinen tai osittainen fagosytoosi | Orastuminen, pirstoutuminen, gemmulogeneesi | [124] |
suoraa kehitystä | Tavallisia sieniä | Pieni, eristetty, oligolesitaalinen, ilman polarisaation merkkejä | Täysi, yhtenäinen, asynkroninen | Morulen delaminaatio | Ei | orastava | [125] |
Wholoblastural | Tavallisia sieniä | Munat, joita ympäröi kollageeni- ja limakerros, isolesitaalinen, oligolesitaalinen, polarisoimaton | Täysi, yhtenäinen, voi olla säteittäinen | coeloblastula; solujen väliset liimakontaktit | Osa siimasoluista häädetään sisään ja muodostaa koanosyyttejä ja pinakosyyttejä, jotka jäävät pinnalle - pinakosyyttejä | orastava | [126] |
Sinktoblastulaarinen | Homoskleromorfa | Isolesitaalinen, polylesitaalinen, polaarisuus ei ilmene, ei ole erikoistuneita ruokintasoluja | Täysi, yhtenäinen, asynkroninen, järjestämätön | Aluksi coeloblastula, kehittyen sinkoblastulaksi. Basal lamina, desmosomit | Epiteelin tyypin mukaan | Orastuminen ja pirstoutuminen | [127] |
Amfiblastityyppinen kehitys. 1 - muna, 2 - murskaus, 3 - stomoblastula, 4 - incurvation, 5 - amphiblastula, 6 - olintus
Kalsiblastityyppinen kehitys. 1 - muna, 2, 3 - polyaksiaalinen murskaus, 4 - coeloblastula, 5 - calciblastula, 6 - metamorfoosin alku, 7 - olintus
Trichimella-tyyppinen kehitys. 1 - muna, 2, 3 - säteittäinen murskaus, 4 - blastula, 5 - delaminaatio, 6 - makromeerien fuusio trabekulaarisen synsytiumin muodostumiseen, 7 - solutyyppien erilaistuminen, 8 - toukan pituusleikkaus, 9 - toukkien ulkonäkö trichimella
suoraa kehitystä. 1 - tsygootti, 2 - säteittäinen pilkkoutuminen, 3 - eksopinakodermin muodostuminen, 4 - nuori sieni
Dysferul-tyyppinen kehitys. 1 - muna, 2, 3 - polyaksiaalinen murskaus, 4 - invaginaatio, 5 - dysferula, 6 - ragon
Yksi parenkymaalisen kehityksen muunnelmista. 1 - muna, 2 - kaoottinen pirstoutuminen, 3 - morula, 4 - parenchymula, 5 - metamorfoosi
Kokonainen räjähdystyyppinen kehitys. 1 - muna, 2 - murskaus, 3 - morula, 4, 5 - coeloblastula, 6 - metamorfoosi
Sinktoblastulaarinen kehitystyyppi. 1 - muna, 2 - murskaus, 3 - morula, 4 - coeloblastula, 5 - zincoblastula, 6 - metamorfoosi
Sienien elinajanodote vaihtelee eri lajeissa useista viikoista ja kuukausista kymmeniin ja satoihin vuosiin. Lauhkeilla leveysasteilla se vaihtelee yhdestä useaan vuoteen, ja makean veden sienilajit elävät yleensä vain muutaman kuukauden, mutta joissain tapauksissa ne voivat luoda erityisiä monivuotisia muodostumia. Meren trooppiset sienet, samoin kuin syvänmeren lajit, elävät kuitenkin hyvin pitkään - jopa 200 vuotta tai kauemmin [26] [128] . Sienien pitkäikäisyyden ennätys on luultavasti Monorhaphis chuni – Itä-Kiinan mereltä 1110 metrin syvyydeltä vuonna 1986 pyydetyn yksilön iäksi arvioidaan 11 (±3) tuhatta vuotta [129] .
Jotkut lajit saavat seksuaalisen lisääntymiskyvyn 2-3 viikon iässä, kun taas toiset - vasta useiden vuosien iässä. Yleensä sienet kasvavat suhteellisen hitaasti (korkein kasvuvauhti havaittiin muodoissa, joilla on lyhyt käyttöikä). Sienien kasvu ja ikä riippuvat myös suuresti ulkoisista tekijöistä, kuten vuotuisesta lämpötilaerosta. Joillakin sienillä (Sclerospongia) on erittäin hidas kasvuvauhti, kasvua noin 0,2 mm vuodessa, joten tällaisten 1 m halkaisijaisten yksilöiden ikä voi olla 5000 vuotta [26] [128] . Samaan aikaan jotkut lajit kasvavat useita desimetrejä vuodessa. Nuori sieni kasvaa suhteellisen nopeasti, mutta kehon tilavuuden kasvaessa sen kasvunopeus hidastuu [130] .
Sienigenomien ominaisuuksia tutkittiin tavallisten sienien Suberites domuncula ja Geodiacydonium esimerkillä . Heillä on suhteellisen suuret genomit (1670 megaemästä, genomisen DNA :n massa on noin 1,7 pg ). Lisäksi on osoitettu, että sienigenomit koostuvat pääasiassa sekvensseistä, jotka esiintyvät genomissa vain kerran (ilman toistoja) [131] . Sienigeenit sisältävät vähän introneja , erityisesti proteiineja koodaavia geenejä , ja niiden intronit ovat melko lyhyitä: useimmat niistä ovat 0,1-2 kiloemäksen pituisia, eikä yksikään löydetyistä introneista ollut pidempi kuin 5 kb [132] . Sienien ydingenomi sisältää ParaHox -geenejä , jotka ovat osa homeobox - geenejä. Sienissä esiintyvien muiden metatsoeläinten homeobox-geenien , Hox-geenien , esiintyminen on vähemmän selvä [133] . Monilla sienillä on hyvin pienet kromosomit , ja mikrokromosomeja on runsaasti karyotyypeissä [20] .
Sienien mitokondriaalisessa DNA:ssa (mtDNA) on introneita, vaikka useimmilla Metazoa-soluilla ei ole introneita mtDNA:ssa (ainoat poikkeukset ovat korallit ja merivuokot) [134] . Kalkkipitoisissa sienissä mtDNA:lla on lineaarinen rakenne pikemminkin kuin pyöreä, kuten useimmissa metazooissa. Siten Clathrina clathrus :ssä mitokondrio-DNA:ta edustaa 6 lineaarista kromosomia. Lisäksi tässä sienessä tapahtuu tRNA :n modifikaatiota mitokondrioissa ja rRNA :t fragmentoituvat [135] . On syytä korostaa, että mitokondrioiden eri sienissä on erilaisia eroja tavallisesta geneettisestä koodista . Joten lasisienissä AGR- kodoni ei koodaa arginiinia , vaan seriiniä , ja kalkkipitoisissa sienissä Sycon ciliatum , Sycon coactum ja Petrobiona massiliana se koodaa glysiiniä tai seriiniä. Myös P. massilianassa AUA-kodoni ei koodaa isoleusiinia , vaan metioniinia . Kalkkipitoisissa sienissä Clathrina clathrus ja Clathrina aurea UAG-kodoni ei ole terminaattori , vaan se koodaa tyrosiinia , ja CGN-kodonit (N on mikä tahansa nukleotidi ) koodaavat glysiiniä arginiinin sijaan . Lopulta kalkkipitoisessa sienessä Leucosolenia complicata AGR-kodonit alkoivat koodata metioniinia [136] .
Sienistä on tunnistettu monia geenejä ja proteiineja, jotka vastaavat niiden kehon organisoinnista. Adheesiomolekyylejä, jotka varmistavat solujen vuorovaikutuksen keskenään sekä solunulkoisen matriisin kanssa, on tunnistettu . Tärkein molekyyli, joka varmistaa kahden solun vuorovaikutuksen, on aggregaatiotekijä (AF). Galektiini välittää AF:n sitoutumista kalvosoluaggregaatioreseptoriin (AR). Solunulkoisen matriisin avainproteiinit - kollageeni - ja fibronektiinin kaltaiset proteiinit - vuorovaikuttavat solukalvossa olevien integriinien kanssa . Sienistä on tunnistettu ainakin yksi morfogeeni , myotropiini , joka todennäköisesti osallistuu kehon akselin muodostumiseen. Lisäksi sienissä esiintyy monia proteiiniperheitä , jotka ovat tyypillisiä muille Metazoalle: solunulkoiset matriisiproteiinit (kollageeni, FN 3 -, SRCR, SCR- domeenit sisältävät proteiinit); proteiinit, jotka osallistuvat signaalin siirtoon ( tyrosiinikinaasit ); synnynnäisen immuniteetin proteiinit ( sytokiinit , (2-5)A-syntetaasi, variaabeli Ig :n kaltaiset domeenit) [21] . Siten molekyylibiologian tiedot osoittavat, että sienet eivät ole järjestäytymättömiä solujen kerääntymiä, vaan monimutkaisesti organisoituneita eläimiä, joilla on tietty kehon suunnitelma [137] .
Sienillä ei ole todellisia hermosoluja ja hermostoa , mutta niillä on geenejä, jotka liittyvät hermosolujen toimintaan, käyttäytymisvasteisiin ulkoisiin ärsykkeisiin, ja aistisoluja, jotka osallistuvat signaalin havaitsemiseen ja ilmaisevat hermosoluille ominaisia geenejä. Tavallisen sienen Amphimedon queenslandica genomin sekvensointi sekä eri luokkien sienien transkriptien analyysi osoittivat, että sienillä on monia geenejä, jotka ovat tyypillisiä cnidarian hermoston soluille ja ovat kahdenvälisesti symmetrisiä . eläimet. Niiden joukossa on geenejä, jotka liittyvät nopeaan synaptiseen siirtoon: jänniteohjatut ionikanavat , SNARE -ryhmän neurosekretoriset proteiinit (syntaksiini1, SNAP-25 , synaptobrevin ); geenit, jotka liittyvät neurogeenisten kenttien ensisijaiseen määritykseen (mukaan lukien Notch-Delta-signalointireitin proteiinit ); entsyymit , jotka liittyvät välittäjäaineiden synteesiin (mukaan lukien aromaattinen aminohappodekarboksylaasi ja tryptofaanihydroksylaasi ); useimmat postsynaptisten päätteiden geenit ( NOS- , sitruuna- ja ionotrooppiset glutamaattireseptorit ) [72] . Samaan aikaan choanoflagellaateissa olevat natriumkanavat puuttuvat sienistä [36] .
Sieniä levitetään ympäri maailmaa. Useimmat lajit elävät valtamerivesissä napa-alueilta trooppisille alueille [26] [86] . Samaan aikaan sienet saavuttavat suurimman lajin monimuotoisuuden juuri Maailman valtameren trooppisilla ja subtrooppisilla alueilla [26] . Makeassa vesistössä elää 219 [138] lajia (muiden lähteiden mukaan noin 150 [28] ).
Useimmat lajit elävät tyynissä ja kirkkaissa vesissä, koska veteen suspendoituneet tai virtausten pohjasta nostamat liete- ja hiekkahiukkaset voivat tukkia sienien rungon huokoset, mikä vaikeuttaa hengittämistä ja ruokintaa [139] . Koska sienet elävät kiinnittyneen istuvan elämäntavan, ne tarvitsevat kiinteän alustan kehittyäkseen ja kasvuaan. Tässä suhteessa sieniä kerääntyy paikoissa, joissa pohjassa on kivistä materiaalia: kiviä, lohkareita, kiviä jne. [26] Jotkut lajit pystyvät kuitenkin kiinnittymään pehmeisiin pohjakerrostumiin juurien avulla. -kuin vartalon pohja [140] [28 ] .
Suurin osa sienistä elää matalissa syvyyksissä: jopa 100-500 m. Syvyyden kasvaessa sienilajien määrä vähenee. Yli 1000-1500 metrin syvyyksissä sienet ovat yleensä melko harvinaisia, joten syvänmeren lajien määrä on pieni [26] [28] .
Lauhkeissa vesissä sieniä on enemmän, mutta vähemmän monimuotoisia kuin tropiikissa [26] . Tämä johtuu luultavasti siitä, että tropiikissa on monia organismeja, jotka ruokkivat sieniä [141] . Lasisieniä on eniten napavesillä sekä lauhkeiden ja trooppisten merien suurilla syvyyksillä, koska niiden huokoinen runkorakenne mahdollistaa niiden erottamisen ruokahiukkasista näistä ravintoköyhistä vesistä pienin kustannuksin. Tavallisia sieniä ja kalkkipitoisia sieniä on lukuisia ja ne vaihtelevat rauhallisemmissa ei-polaarisissa vesissä [27] .
Vuorovesivyöhykkeillä elävät sienet sopeutuvat hyvin lyhytaikaiseen oleskeluun ulkoilmassa, kun laskuveden aikaan ne työntyvät ulos vedestä. Samalla niiden suu ja huokoset ovat suljettuina, mikä estää liiallista kosteuden menetystä ja kuivumista [26] .
Endeemien joukossa erottuvat Baikal -järven sienet [142] , joita edustaa endeeminen perhe Lubomirskiidae , johon kuuluu 4 sukua ja 13 lajia [143] .
Erilaisten sieniluokkien elinympäristöjen erot on esitetty seuraavassa taulukossa [86] :
Vesityyppi [86] | Syvyys [86] | Pintatyyppi [86] | |
---|---|---|---|
kalkkisienet | Meren | Alle 100 m | Kiinteä |
lasisienet | Meren | Suuria syvyyksiä | Pehmeä tai kova sade |
Tavallisia sieniä | Merellinen, tuore (noin 80-90 % kaikista tunnetuista sienilajeista) [144] | Vuorovesi syvyyksiin ; _ _ [86] Saalistavia tavallisia sieniä löytyy 8840 metrin syvyydeltä [81] | Minkä tahansa |
Erityinen riuttojen tyyppi ovat sieniriutat [145] . Tällaiset riutat olivat aiemmin laajalle levinneitä maapallon historiassa [146] . Varhaisimmat niistä juontavat keskitriaskaudelta ( 245-208 miljoonaa vuotta sitten), ja ne saavuttivat suurimman vaurautensa jurakauden lopussa ( 208-146 miljoonaa vuotta sitten). Tällä hetkellä sieniriuttojen järjestelmä, joka muodostui pääasiassa kuuden säteen sienistä ja jonka pituus oli noin 7 tuhatta km, ylitti muinaisen Tethysin valtameren pohjoisen altaan ; se on suurin elävien organismien koskaan luomista tunnetuista rakenteista. Sieniriuttojen määrä väheni jyrkästi liitukaudella koralliriuttojen alati kasvavan dominanssin taustalla [147] .
Matalan veden sieniriutat ovat nyt poissa, ja kaikki tunnetut samankaltaiset riutat ovat syvänmeren riuttoja [148] . Nykyaikaiset sieniriutat vaativat ainutlaatuisia elinolosuhteita, jotka voivat selittää niiden harvinaisuuden. Niitä esiintyy mannerjalustan juoksuhaudoissa , paikoissa, joissa on optimaaliset olosuhteet niiden kehittymiselle: suhteellisen alhainen sedimentaationopeus, suuri virtausnopeus [146] , korkea piidioksidipitoisuus vedessä ja alhainen happipitoisuus, vakaa merenpohja, joka koostuu kivistä, karkeasta sorasta ja suurista lohkareista, veden lämpötilassa 5,5–7,3 °C [147] . Sieniriutat tunnetaan tällä hetkellä Kanadan mannerjalustan länsipuolella [149] , laajalle levinneitä Pohjois-Atlantilla, Kanadan arktisella alueella ja mannerjalustalla Etelämantereella [148] . Jäämerellä Axel Heibergin saaren edustalla on piisienien ( Demospongiae ) muodostama riutta [150] . Queen Charlotte Bayssä 70–80 km:n etäisyydellä rannikosta ja 165–240 metrin syvyydessä 700 km²:n alueen merenpohjasta on neljä riutta, jotka muodostuvat kuuden säteen sienistä [148] . Jotkut Heterochone -suvun sienet pohjoisella Tyynellämerellä voivat luoda yli 20 metrin korkeita riuttoja, jotka ulottuvat useiden kilometrien pituiseksi. Myös syvänmeren koralliriuttojen varrella on yleensä korallijätteen vyöhyke , jota hallitsevat sienet, joiden joukossa on lajeja, jotka tuhoavat kuolleita koralleja [151] . Barentsinmeren lounaisosassa on syvänmeren sieni- ja käsijalkaisyhteisöjä [146] .
Sienet voivat solmia symbioottisia suhteita useimpien organismiryhmien [152] edustajien kanssa: levien [153] , sienten [154] , prokaryoottien [155] jne.
Porifera-suvun jäsenet tarjoavat elinympäristön monille yksi- ja monisoluisille organismeille. Monisoluiset organismit toimivat yleensä kommensaaleina ja asettuvat sienen rungon pinnalle ja sen sisäisiin onteloihin häiritsemättä sen elintärkeää toimintaa [156] . Sienien endobionteista on havaittu cnidarians , turbellarians , nemertiinit , sipunculids , polychaetes , nilviäiset , äyriäiset , monisukupuolielimet , piikkinahkaiset , askidiat ja kalat [157] .
Sienien yksisoluisia symbiontteja voivat olla dinoflagellaatit , zoochlorella , punalevät , rihmamaiset viherlevät ja sienet [156] . Makean veden sienet ovat useimmiten symbioottisissa suhteissa eri levien kanssa, jotka määräävät niiden vihreän värin [26] .
Sienet, joissa on fotosynteettisiä endosymbiontteja, lähettävät kolme kertaa enemmän happea kuin ne ottavat sisäänsä ja tuottavat enemmän orgaanista ainetta kuin kuluttavat. Tämä sienien rooli alkutuotannon muodostumisessa on erityisen tärkeä Australian Suurella valliriutalla , mutta Karibianmerellä se ei ole niin suuri [158] .
Erityisen tärkeitä sienisymbionteja ovat kuitenkin pakolliset lajispesifiset autotrofiset tai ei-autotrofiset prokaryootit (bakteerit ja arkeat ), jotka asettuvat mesoyyliin. Sienien ja näiden mikro-organismien välinen vuorovaikutus voi tapahtua eri tavoin. Sienien ja prokaryoottien symbioosin ainutlaatuisuus piilee siinä, että kaikilla tähän mennessä tutkituilla sienilajeilla on symbioottisia assosiaatioita yhden tai useamman bakteerisymbionttilajin kanssa [155] [159] [160] [161] .
Prokaryoottiset symbiontit sijaitsevat pääsääntöisesti mesoyylin elementtien välissä ja erotetaan fyysisesti vedestä pinakodermilla. Tunnetaan kuitenkin sieniä, joiden symbiontit ovat solunsisäisiä: ne sijaitsevat erityisissä soluissa, bakteriosyyteissä [162] . Prokaryoottisten endosymbionttien biomassa voi olla varsin merkittävä ja muodostaa jopa 40 % (ja jopa 60 %) isäntäsienen massasta, ja bakteerisymbionttien pitoisuus sienessä voi olla 2–3 suuruusluokkaa suurempi. kuin prokaryoottisten organismien pitoisuus ympäröivässä vesiympäristössä [163] . Prokaryootit voivat päästä sienen kehoon kahdella tavalla: ympäristön vedestä tai pystysuoraan siirtymällä emosienestä seuraavaan sukupolveen munien tai toukkien kautta; prokaryoottisten symbionttien pystysuoran siirtymisen mahdollisuus osoittaa niiden poikkeuksellisen merkityksen sienien elämän kannalta. Sienet onnistuvat ylläpitämään sisällään erilaisia, mutta samalla spesifisiä mikrobiyhteisöjä huolimatta siitä, että veden virtauksen mukana suodatussyötteen aikana monet meren mikro-organismit tunkeutuvat heidän kehoonsa [164] .
Sienien sisällä asettuvat monimuotoisimman systemaattisen aseman omaavat prokaryootit, jotka kuuluvat noin 20 bakteerifylaan , ja yhden suvun - Poribacteria - edustajia löytyy yksinomaan sienistä. Symbioottiset prokaryootit voivat osallistua erilaisiin sienien fysiologisiin prosesseihin, esimerkiksi liukenemattomien proteiinien kiertoon sekä orgaanisen luuston ja solunulkoisen matriksin rakenteellisiin uudelleenjärjestelyihin. Monet symbioottiset prokaryootit syntetisoivat antibiootteja ja pistäviä hajuja, jotka karkottavat saalistajat. Ne voivat myös toimia lisäravintolähteenä sienille, ja molemmat prokaryootit voivat itse imeytyä fagosytoosiin, samoin kuin niiden aineenvaihduntatuotteet [165] . Voidaan sanoa, että isäntäsieni ja siinä elävät mikro-organismit ovat aineenvaihdunnan yhteydessä ja vaihtavat vedestä saatuja typpiyhdisteitä , CO 2 -sitoutumistuotteita , sekundaarisia metaboliitteja ja orgaanisia yhdisteitä [164] . Esimerkiksi Sienen Lophophysema eversa sisällä elävät autotrofiset mikro-organismit , jotka kykenevät hapettamaan ammoniumia , nitriittiä ja sulfidia ja siksi niillä on tärkeä rooli hiilen, typen ja rikin kierrossa sienen kehossa. Lisäksi ne neutraloivat ammoniumia, nitriittiä ja sulfidia, jotka ovat myrkyllisiä isäntäsienelle [166] .
Sienet solmivat erilaisia suhteita muiden eläinten kanssa. Esimerkiksi melko suuri sieni Lissodendoryx colombiensis , joka elää kivisillä alustoilla, voi myös asua meriheinäpengerissä . Samalla se sallii itsensä ympäröimänä ja kasvaa umpeen sienillä, jotka elävät meriheinässä ja ovat vaarallisia paikallisille meritähtille . siten Lissodendoryx colombiensis tarjoaa itselleen suojaa ja meriruohopesien sienet saavat mahdollisuuden asua jossain korkeudessa merenpohjaan nähden [167] .
Äyriäisten ja sienien väliset suhteet ovat erityisen monipuolisia [26] . Monet pienjalkaisten , isopodisten ja amfipodisten lajit elävät yhdessä tai loistavat sienissä. Usein kymmenjalkaiset ja katkaravut käyttävät sieniä suojana vihollisilta. Alpheidae - heimon Synalpheus - suvun katkaravut muodostavat pesäkkeitä sienien sisällä, ja jokainen katkarapulaji elää vain tietyntyyppisissä sienissä; Tämä tekee Synalpheus -suvusta yhden äyriäissuvuista . Synalpheus regalis -laji käyttää sieniä paitsi ruoaksi myös suojellakseen muita katkarapuja ja petoeläimiä. Yhdessä sienessä voi elää 16 tuhatta katkarapua, jotka ruokkivat suurimpia hiukkasia, jotka pääsevät sienen runkoon suodatusruokinnan aikana [168] [169] . Toisessa katkarapuperheessä, Spongicolidae , lähes kaikki edustajat ovat symbiontteja syvänmeren lasisienistä ( vapaasti elävät muodot tunnetaan vain suvussa Microprosthema ) [170] . Erityisesti spongicola-suvun uros ja naaras asettuvat lasisienen Euplectella oweni onteloon toukkavaiheessa, eivätkä aikuisessa tilassa pääse poistumaan sienirungosta [26] .
Sienien houkuttelemattomuutta petoeläimille käyttävät usein jotkut rapuista (esim. Dromia personata ), jotka kantavat sienien palasia itsellään tukeen niitä takaraajoillaan. Ajan myötä sieni saa kuoren muodon [171] [172] . Teräväkuorinen rapu Oregonia gracilis kiinnittää kuoreen sieniä, leviä ja istumattomia eläimiä, jolloin sen selkään muodostuu mikroyhteisö, joka peittää rapun [173] . 13 erakkorapulajia voivat muodostaa kommensaalisen symbioosin korkkisienen ( Suberites domuncula ) kanssa [174] . Jälkimmäinen asettuu kotilolkaisen nilviäisen tyhjälle kuorelle ja erakkorapu asettuu samaan kuoreen. Ajan myötä koko kuori kasvaa sienellä; jälkimmäisen sisään muodostuu spiraaliontelo, jossa erakkorapu asuu [26] .
Jotkut eläimet käyttävät suojana erillisiä sienineuloja, jotka kerrostuvat massana niiden kuollessa pohjalle. Nämä eläimet rakentavat talonsa osittain tai kokonaan sienien ( foraminifera , jotkut madot, holoturian Pseudostichopus trachus jne.) piippuista ja piikistä [26] .
Joskus istumattomat, kiinnittyneet eläimet voivat asettua sienien päälle, joihin kuuluu erilaisia näppylöitä (erityisesti balanus ). Särmiä löytyy usein useiden lasisienilajien neulasten juuritupsuista, ja siirtomaakorallit (Palythoa) voivat myös asettua . Joissakin sienissä ( Axinella ) asuu pysyvästi äyriäisvuokko ( Parazoanthus axinellae ) [26] .
Monissa sienissä on piikkejä, jotka suojaavat niitä piikkinahkaisten ja muiden petoeläinten syömiltä [158] . Merikilpikonnat ruokkivat kuitenkin helposti sieniä, ja piidioksidit voivat muodostaa jopa 95 % niiden ulosteista. Sienet ovat tyypillisiä passiivis-myrkyllisiä eläimiä, jotka käyttävät myrkyllisiä aineenvaihduntatuotteita [176] , mukaan lukien luonnollisia haloalkaloideja [177] , suojautuakseen vihollisilta . Ensimmäinen sienistä eristetty toksiini ( Suberites domuncula ) oli suberitiiniksi kutsuttu aine [176] . Bromfakeliiniryhmän toksiinit eristettiin ensin sienestä Phakellia flabelata ; Acanthella carterista löydettiin rakenteeltaan dibromysofakeliinia vastaava toksiini [177] . Pyrrolialkaloideja löytyy laajalti sienien joukosta, erityisesti Agelasidae -heimon edustajista [177] . 9:n 16:sta Etelämantereen sienestä ja 27:n 36:sta Karibian sienestä on osoitettu olevan myrkyllisiä kaloille . Samaan aikaan kalojen joukossa on sieniravintoon erikoistuneita lajeja ( maurien idoli , Apolemichthys - suvun enkelikala 178] , Coradion - suvun perhoskala [179] jne.) [86 ] ] . Doridacea-ryhmän nudibranch -nilviäisillä on kapea erikoistuminen, ja ne ruokkivat vain tietyntyyppisiä sieniä.
Sienien vapauttamia myrkkyjä voidaan suunnata myös muita istumattomia eliöitä (esim. sammaleläimiä ja askidia ) vastaan, jotta ne eivät asetu sienille ja niiden välittömään läheisyyteen, jotta sienet voivat onnistuneesti valloittaa uusia alueita elämää varten. Esimerkkejä tällaisista toksiineista ovat ageliferin ja dibromagelaspongiini, jotka syntetisoidaan Agelas en] -suvun sienillä . Karibialainen sieni Chondrilla nucula vapauttaa myrkkyjä, jotka tappavat korallipolyyppejä , ja sieni kasvaa niiden luurangoissa. Erityyppisistä sienistä on löydetty orgaanisia yhdisteitä, jotka ovat rakenteeltaan samanlaisia kuin hymenialdisiinit , sekä 2-bromaldisiini, joille on ominaista kohtalainen antimikrobinen vaikutus [177] .
Monilla sienillä on voimakas haju, kuten "valkosipuli" sieni Lissodendoryx isodictyalis . Jotkut lajit voivat aiheuttaa ihottumaa ihmisillä suoran kosketuksen kautta [176] . Esimerkiksi karibialaisen "tulisienen" Tedania ignis koskettaminen voi aiheuttaa vakavaa ihoärsytystä [180] .
Lasisienet eivät syntetisoi myrkkyjä, koska suurissa syvyyksissä, joissa ne elävät, on vähän petoeläimiä [139] .
On olemassa nauhahyönteisten perhe - Sisiridae ( Sisyridae), jonka edustajat loistavat makean veden sienissä. Naaras munii munansa veden päällä roikkuviin kasveihin . Kuoriututtuaan toukat menevät veteen ja etsivät sieniä ruokkimaan. Niiden pitkänomaiset suuosat on suunniteltu lävistämään sienen iho ja imemään nestettä sen kehosta. Joissakin lajeissa toukat kiinnittyvät sienen pintaan, kun taas toisissa ne asettuvat sen kehon sisäisiin onteloihin. Täysin muodostunut toukka nousee vedestä ja pyörittää koteloa, jossa se nukkuu [181] .
Useimmiten sienet ruokkivat Pleurotomaria -heimoon kuuluvia kotijalkaisia [182] . Jotkut meritähdet ovat myös erikoistuneet ruokkimaan sieniä (esimerkiksi Henricia -suvun lajit ) [183] .
Yleisimmät sairaudet ovat Papua-Uuden-Guinean , Meksikon ja Suuren valliriutan sienet . Huolimatta niiden valtavasta ekologisesta ja taloudellisesta merkityksestä, sienisairauksia ymmärretään huonosti. Tiedetään, että sienet , virukset , bakteerit (mukaan lukien Bacillus- ja Pseudomonas -suvun kannat ) voivat toimia taudinaiheuttajina . Sienien tautiepidemioiden on osoitettu liittyvän ympäristöolosuhteisiin, kuten ilmastonmuutokseen [ 184] .
Aplysina -suvun karibialaiset sienet kärsivät erityisestä sairaudesta, joka tunnetaan nimellä "punaisen raidan oireyhtymä". Sairaiden sienien rungoille muodostuu yksi tai useampi ruosteenvärinen juova, joita joskus ympäröivät kuolleet kudokset. Sienen runko voi olla kokonaan tällaisten vaurioiden ympäröimä. Tauti näyttää olevan tarttuva, ja noin 10 % Aplysina cauliformiksesta on saanut tartunnan Bahaman riutoilla [185] . Nauhojen kirkas väri johtuu syanobakteereista , mutta ei tiedetä, johtuuko tämä taudista [185] [186] .
Clionaidae -heimon tylsät sienet erittävät tuottamia erityisiä aineita ja antavat niiden porautua kiviin, koralleihin ja kuolleiden nilviäisten kuoriin [187] .
Länsi -Australian Shark Bayn pullonokkadelfiinit käyttävät sieniä mielenkiintoisella tavalla: ne kiinnittävät sieniä puhujakoriinsa suojatakseen sitä vaurioilta etsiessään ruokaa hiekkapohjasta [ 188] . Tämä käyttäytyminen, jota kutsutaan sienimäiseksi, tunnetaan vain Shark Bayn pullonokkadelfiineistä, ja naaraat osoittavat useimmiten sienimäistä. Äitien on osoitettu opettavan sienenkäyttöä tyttärilleen, ja kaikki delfiinit, jotka osoittavat sienikasvua, ovat toistensa läheisiä sukulaisia (joten sienimäisyys näyttää olevan viimeaikainen hankinta) [189] [190] .
Tiedetään, että tavalliset sienet, mutta eivät eumetatsoat, voivat syntetisoida 24 -isopropyylikolestaania , 24-isopropyylikolesterolin stabiilia johdannaista . On osoitettu, että koanoflagellaatit, eläinten lähimmät yksisoluiset sukulaiset, eivät myöskään pysty syntetisoimaan 24-isopropyylikolestaania, joten 24-isopropyylikolestaanin läsnäoloa fossiilisissa jäännöksissä voidaan käyttää arvioitaessa sienien olemassaoloa tuolloin [191] . Vuoden 2005 tietojen mukaan vanhimmat 24-isopropyylikolestaanin löydöt ovat 1800 miljoonaa vuotta vanhoja [192] , mutta tarkempi analyysi osoitti, että tämä biomarkkeri ilmestyi vasta vähän ennen proterotsoisen jääkauden loppua , eli 635 miljoonaa vuotta sitten. 193] . Siten ei ole todisteita sienien olemassaolosta ennen proterotsoisen jäätikköä. Lisäksi 24-isopropyylikolestaania, "sienibiomarkkeria", voivat myös syntetisoida muut organismit, kuten merilevä [194] .
Vaikka molekyylikellot ja biomarkkerit osoittavat, että sieniä oli olemassa kauan ennen kambrin räjähdystä , tavallisten sienien kaltaisia piipiippuja esiintyy geologisissa tiedoissa vasta kambrikaudelta [195] . Kuitenkin on olemassa vahvistamattomia tietoja piipiikkojen löydöistä 750 miljoonaa vuotta vanhoissa kivissä [196] . Hyvin säilyneet vanhimmat Doushantuon muodostumasta löydetyt sienifossiilit ovat 580 miljoonaa vuotta vanhoja ja peräisin Ediacaran-kaudelta . Nämä fossiilit, joissa spikulit, pinakosyytit, porosyytit, arkeosyytit, sklerosyytit ja sisäiset ontelot ovat erotettavissa, määritettiin tavallisille sienille. Muita mahdollisia yleisiä sieniä on löydetty Maotianshanin liuskeen varhaisen kambrikauden esiintymistä, ja ne on ajoitettu vuosille 525-520 Ma [197] . Vanhimmat lasisienien fossiilit ovat 540 miljoonaa vuotta vanhoja, ja niitä on löydetty Australian, Kiinan ja Mongolian kivisistä kivistä [198] . Meksikosta peräisin olevissa Kiwetinokia -sukuun kuuluvissa varhaiskambrian sienissä on vahvistettu useiden pienten piikkojen fuusio yhdeksi suureksi piippuksi [199] . Kalkkipitoisille sienille ominaisia kalsiumkarbonaattipiikkejä on löydetty Australiasta varhaiskambrian kivistä, joiden ikä on 530–523 Ma. Makean veden sienet ilmestyivät paljon myöhemmin. Varhaisimmat makean veden sienifossiilit ovat peräisin keski- eoseenista ja ovat 48-40 miljoonaa vuotta vanhoja [198] . Vaikka 90 % nykyajan sienistä on tavallisia sieniä, tämän ryhmän edustajien fossiiliset jäännökset ovat harvinaisempia kuin muiden ryhmien sienien, koska niiden luuranko muodostuu suhteellisen pehmeästä, huonosti kivettyneestä sienestä [200] . Endosymbionttien esiintyminen sienien sisällä juontaa juurensa varhaiseen siluriin [201] .
On viitteitä siitä, että sieniä olisi voinut olla olemassa jo 890 miljoonaa vuotta sitten, mutta tämä kysymys vaatii lisätutkimusta [202] .
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Kuten osiossa "Tutkimuksen historia" on jo todettu, suurimman osan 1900-luvusta sienet (tyyppi Porifera) sisällytettiin Metazoa -ryhmään (oikeat eläimet) ja niitä vastustettiin Parazoa-ryhmänä kaikille muille edustajilleen ( Eumetazoa ) [16] . ] . Samaan aikaan Poriferan monofyliaa ei yleensä kyseenalaistettu [204] , mutta tällaisia epäilyksiä heräsi koko Metazoan suhteen. Vuosina 1970-1980. Useat eläintieteilijät noudattivat hypoteesia sienien (yhdessä choanoflagellaattien kanssa ) ja Eumetazoan itsenäisestä alkuperästä yksisoluisista esivanhemmista (oletettavasti prasinofyyttilevistä ) [205] [206] .
Molekyylifilogenetiikan menetelmien soveltaminen lopetti epäilykset metazoan yhtenäisyydestä; kävi myös ilmi, että choanoflagellaatit ovat sisarryhmä koko Metazoalle [207] . Kuitenkin molekyylitutkimuksista saadut tiedot sienen monofyliasta ovat olleet ristiriitaisia. Siten useiden vuodesta 2001 lähtien tehtyjen tutkimusten tulokset osoittivat, että jotkin sieniryhmät ovat systemaattisesti lähempänä eumetazoaa kuin muut ryhmät. Tämä tarkoitti Poriferan parafiliaa : kävi ilmi, että sienien viimeinen yhteinen esi -isä oli paitsi sienien myös eumetazoan esi-isä. rRNA-geenien analyysi vuonna 2001 osoitti, että perustavanlaatuisimmat erot sienien sisällä ovat lasisienien ja kaikkien muiden sienien välillä, ja eumetazoans ovat lähinnä kalkkipitoisia sieniä [204] . Kaksi vuoden 2007 analyysiä, jotka perustuivat rRNA-geenien ja vastaavasti spiculien eroihin, osoittivat, että lasisienet ja tavalliset sienet ovat paljon läheisempiä kuin kumpikaan näistä ryhmistä on kalkkipitoisia sieniä, ja jälkimmäiset puolestaan ovat lähimpänä eumetatsoamia [198 ] [208] .
Muut anatomiset ja biokemialliset tiedot viittaavat eumetazoanin ja Homoscleromorphan, sieniluokan, jota on pitkään pidetty osana tavallisia sieniä, läheisyyttä. Vuonna 2007 tehty ydin-DNA-analyysi, joka ei sisältänyt lasisieniä ja ktenoforeja , osoitti, että eumetazoalaisia lähinnä oleva sieniluokka on Homoscleromorpha-luokka, seuraavaksi lähinnä kalkkipitoiset sienet ja tavalliset sienet ovat evolutionaarisia "tätejä" molemmille ryhmille [209 ] . Homoscleromorpha siittiöillä on useita yhteisiä piirteitä eumetazoan siittiöiden kanssa, jotka puuttuvat kaikista muista sienistä. Sekä Homoscleromorphassa että eumetazoanissa solukerrokset ovat kiinnittyneet mattomaiseen tyvikalvoon, joka koostuu pääasiassa tyypin IV kollageeniproteiinista, jota ei löydy muista sienistä. Tavallisten sienien mesokyyliä tukeva spongiini on kuitenkin lähellä tyypin IV kollageenia [210] .
Joten yllä olevien tietojen mukaan sienet ovat todellisten monisoluisten eläinten (Metazoa) ryhmän varhaisimmat sivut. Kuitenkin vuonna 2008 tehtiin 150 geenin analyysi 21 biologisesta lajista (sienistä ihmisiin; sieniä tässä analyysissä edusti vain kaksi lajia), joka osoitti, että Metazoa-puun juurella ei ole sieniä, vaan ktenoforit. Jos hänen tiedot pitävät paikkansa, joko ctenoforit saivat kaikki monimutkaiset rakenteensa Metazoasta riippumatta tai sienien esi-isillä oli paljon monimutkaisempi rakenne, ja kaikki nykyaikaiset sienet ovat radikaalisti yksinkertaistettuja muotoja [211] . Myöhemmät tiedot tukevat versiota, jonka mukaan ctenoforit ovat sisarryhmä muille metatsoille [212] [213] [214] [215] . Viimeisimmät tiedot morfologiasta, kehityksen piirteistä ja molekyylibiologiasta (erityisesti mitokondrioiden ribosomaalisen DNA:n sekä 18S- ja 28S-ytimen mitokondrioiden DNA:n analyysi [216] ) osoittavat, että sienet ovat edelleen monofyleettinen ryhmä ja toimivat yhdessä cnidarianien kanssa. sisarryhminä suhteessa kahdenvälisesti symmetrisiin eläimiin [217] .
Sieniperheessä lasia ja tavallisia sieniä pidetään lähimpänä toisiaan sekä molekyyli- että anatomisesti ja paleontologisesti. Lasisienien, kalkkipitoisten sienien ja kahden kalkkipitoisten sienien alaluokan (Calcinea ja Calcaronea) monofylia on vahvistettu. Tavallisten sienien fylogeneettiset suhteet ovat kuitenkin kokeneet merkittäviä muutoksia. Selkeästi monofyleettinen Homoscleromorpha-ryhmä eristettiin tavallisista sienistä luokkaluokissa, ja Demospongiae-ryhmään jääneet lahkot ja perheet muodostavat myös monofyleettisen ryhmän, ja ne on jaettu neljään klusteriin , jotka ovat nyt alaluokkien luokassa. [218] . Mitä tulee Porifera-tyyppiin kokonaisuudessaan, käytettävissä olevien tietojen perusteella ei voida tehdä yksiselitteistä johtopäätöstä, onko tämä taksoni monofyleettinen vai parafyleettinen ; niissä tutkimuksissa, jotka tukevat sienien monofyliaa, Homoscleromorphat esiintyvät kalkkipitoisten sienien sisarryhmänä. Joka tapauksessa kaikki neljä nykyään erotettua sieniluokkaa erosivat toisistaan yli 600 miljoonaa vuotta sitten [219] .
Arkeosyaatit ovat ryhmä eläimiä, joiden fossiileja on runsaasti varhaisen kambrikauden esiintymissä (530–520 miljoonaa vuotta sitten), mutta niitä ei esiinny kokonaan myöhäisen kambrikauden esiintymissä. Heidän katsottiin olevan sukulaisuus sienien, cnidarians, levien ja foraminiferien kanssa, ja ehdotettiin erottaa eläimet tai jopa valtakunta (Archaeata tai Inferibionta) erilliseksi tyypiksi (Archaeocyatha). Kuitenkin 1990-luvulta lähtien arkeosyaatteja on pidetty omituisena fossiilisena sieniryhmänä [220] .
Aiemmin sienet sisälsivät ryhmän kambrian pussimäisiä organismeja, jotka tunnettiin nimellä Chancelloriidae . Chancelloriidae - kasvien ja tavallisten sienien sienimäisten kuitujen samankaltaisuuden perusteella nämä kaksi ryhmää saatettiin yhteen [221] , mutta vuonna 2002 ilmeni, että Chancelloriidaea ei voida pitää osana sieniä, koska nämä organismit ovat välituote. sienten ja paremmin järjestäytyneiden eläinten välillä. Yhtenä todisteena jälkimmäisestä asemasta mainittiin Chancelloriidae-kasvin ihon rakenne: ne ovat paksumpia ja tiheämpiä kuin sienien [222] . Vuonna 2008 Chancelloriidae-lajin skleriiteistä tehtiin yksityiskohtainen analyysi, joka osoitti, että ne ovat rakenteeltaan hyvin lähellä Halkieriidae -lajin scleriiteja. Se on liikkuvien kahdenvälisesti symmetristen eläinten ryhmä, joka muistuttaa ulkonäöltään ketjupostilinkkejä ja joka tunnetaan fossiiliset jäänteet varhais- ja keskikambrilta [223] .
Carl Linnaeus, joka sijoitti useimmat istumattomat eläimet Vermes-luokan Zoophyta-lahkoon, sijoitti tavallisen sieni-suvun Spongia -suvun virheellisesti kasvien leväluokkaan [224] . Myöhemmin sienet eristettiin pitkään erillisenä eläinkunnan alavaltakuntana Parazoa, jolloin ne erotettiin eumetazoa-eläimistä, joihin kuuluvat kaikki muut eläimet (paitsi lamellit ) [220] .
Tällä hetkellä tunnetaan noin 8000 (muiden arvioiden mukaan yli 15 000 [138] [225] ) sienilajia, joista 219 [138] (muiden lähteiden mukaan 150 [32] ) on makean veden lajia. Nykyaikaiset sienet jaetaan neljään luokkaan [226] .
Kalkkisienien luokkaan ( lat. Calcarea ) kuuluu 680 lajia, jotka yhdistyvät 5 lahkoon ( Baerida , Leucosolenida , Lithonida , Clathrinida , Murrayonida [227] [228] ), 24 perhettä ja 577 sukua, on noin 8,2 % kaikista kuvatuista sienityypeistä. Luokka tunnustetaan monofyleettiseksi. Kalkkisienet ovat yksinomaan meren eliöitä, jotka elävät kaikilla vesialueilla rannikolta batyaaliin . Näiden sienien mineraalirunko koostuu vain kalsiumkarbonaatista. Spicules (kaksi-, kolmi- ja nelisäteiset) sijaitsevat vapaasti mesoyylissä; joskus toisiinsa juotetut spicules muodostavat tiheän luurangon. Luokka esittelee kaikki muunnelmat pohjavesijärjestelmän rakenteesta. Toukka on yksikerroksinen, ja sen sisällä on onkalo (amphiblastula tai calciblastula). Luokka on jaettu kahteen monofyleettiseen alaluokkaan, Calcaroneaan (amphiblastula larva; kolme ensimmäistä luokkaa edellä) ja Calcinea (calciblastula toukka; kaksi muuta luokkaa) [226] .
Homoscleromorpha-luokan sienet luokiteltiin aiemmin tavallisten sienien alaluokkaan, mutta nykyaikaiset fylogeneettiset tutkimukset osoittavat, että tämä on selkeästi määritelty sieniryhmä, joka on riippumaton tavallisista sienistä. Tähän luokkaan kuuluu yksi Homosclerophorida-lahkko , jossa on kaksi sukua ja 6 sukua. Luokan edustajat ovat pieniä sileitä sieniä, joiden ruumiinmuoto on aivokuoresta möykkyiseen ja jotka elävät meressä matalassa syvyydessä. Akvifer järjestelmä on sylleybid tai leukonoid. Siinä voi olla epäorgaaninen piidioksidirunko, jota edustavat pienet neliakseliset piikkurit ja niiden johdannaiset, ja piikkojen säteet voivat haarautua ja taipua. Koanodermiksen ja pinakodermin solujen tyviosa on pohjalevyn alla, itse solut on yhdistetty erityisillä koskettimilla. Tyvikalvo sisältää tyypin IV kollageenia, tenassiinia ja laminiinia. Tämä koanodermiksen ja pinakodermin rakenne vastaa eumetazoan epiteelin rakennetta. Pesimäkauden aikana tyvilevy peittää siittiösolun ja on läsnä toukissa. Ekso- ja endopinakosyytit on varustettu flagellalla. Pieni valikoima solutyyppejä on ominaista. Luokkaan kuuluvat sienet ovat eläviä, toukka on sinkoblastula. Aseksuaalinen lisääntyminen - orastumisen ja pirstoutumisen muodossa [229] .
Tavallisten sienien ( lat. Demospongiae ) luokkaan kuuluu 83,3 % kaikista nykyajan sienistä - noin 6900 lajia (yhdistettynä 12 lahkoon: Agelasida , Astrophorida , Chondrosida , Dendroceratida , Dictyoceratida ] . ] , Halichondrida [en , Haplosclerida , Lithistida , Poecilosclerida , Spirophorida , Verongida [227] [228] ). Meren ja makean veden asukkaat. Luuranko on vain sienimäinen tai sienimäinen, ja siinä on piipitoisia piikkejä, jotka jakautuvat koonsa mukaan makro- ja mikroskleraan. Spongin muodostaa yksittäisiä kuituja tai yhdistää spiculeita. Jotkut muodot ovat täysin vailla luustoelementtejä. Vartalon muoto on vaihteleva; vesikerrosjärjestelmä on pääosin leukonoidinen, mutta Poecilosclerida -lahkon saalistussienet ovat menettäneet vesikerroksen kokonaan. Toukat ovat enimmäkseen parenkyymejä, mutta joissakin ryhmissä on yksikerroksisia toukkia. Elävyyttä, ovovivipariteettia ja ulkoista kehitystä esiintyy eri muodoissa. Demospongiae-lajeissa erotetaan neljä alaluokkaa: Keratosa (lahkot Dendroceratida ja Dictyoceratida), Myxospongiae (tai Verongimorpha lahkot Chondrosida ja Verongida), Haploscleromorpha (lahko Haplosclerida) ja Heteroscleromorhaesl . [230 ] [231] .
Lasisieniluokkaan ( lat. Hexactinellida, Hyalospongia ) kuuluu noin 600 lajia (7,3 % kaikista kuvatuista Porifera-lajeista), kerättynä 6 lahkoon ( Amphidiscosida , Aulocalycoida , Fieldingida , Hexactinosida , Lychniscosida , Lyssacinosida [227] [228] ), 26 perhettä ja 166 sukua. Ne elävät merissä syvyydessä 5-6770 m. Luustoelementtejä edustavat pääasiassa kuusisäteiset täplät ja niiden johdannaiset. Toisiinsa juotetut makrosklerat muodostavat jäykkiä luustorakenteita. Suurin osa soluista on yhdistetty synsytiumiin, ja yksittäisiä soluja, jotka sijaitsevat synsytiumin taskuissa tai kapseleissa, voidaan edustaa erityisillä huokoskontakteilla. Vesikerrosjärjestelmä on sykonoidi, sylleybid tai leukonoidi. Kaikki luokan edustajat ovat eläviä, trichimella-toukkia. Lasisieniä on 2 alaluokkaa: Amphidiscophora ja Hexasterophora [232] . Alaluokkien nimet liittyvät mikroskleran muotoon: alaluokan Amphidiscophora edustajissa (sisältää ensimmäisen luetelluista luokista) mikrosklerat ovat amfidiskkeja (ohuita sauvoja, joiden molemmissa päissä on useiden lohkojen teriä ). ) ja alaluokan Hexasterophora sienissä (5 jäljellä olevaa luokkaa) - hexasterit (pienet kuusisäteiset neulat, joissa säteet kantavat usein erilaisia lisäosia päissä) [233] .
Useat tekijät voivat vaikuttaa negatiivisesti sienipopulaatioiden kokoon, aiheuttaa niiden sortoa ja kuolemaa. Tällä hetkellä suurin uhka monien lajien määrän vähenemiselle on ihmisen taloudellinen toiminta. Erityisesti troolaus uhkaa sieniä , joissa sienesaaliit voivat nousta jopa 5-12,5 tonniin merimailia kohti . Sen vaikutuksen alaisena 1900-luvun puolivälissä, vain muutamassa vuosikymmenessä, monilla valtamerten paikoilla tapahtui sieni-asutusten jyrkkä rappeutuminen; Sienibiotooppien täydellisestä tuhoutumisesta tunnetaan lukuisia tosiasioita . Tämän Barentsinmeren kalastuksen seurauksena sienien (lähinnä Geodia barretti ja Thenea muricata ) kokonaisbiomassa on pienentynyt kahdella suuruusluokalla [234] ja meren keskiosassa. meressä, sieni-asutukset ovat lähes kokonaan kadonneet [235] [236] .
Vuonna 2002 otettiin käyttöön vapaaehtoinen ja säännelty pohjatroolauskielto alueilla, joilla tunnetaan syvänmeren sieniriuttoja. Kalastajien omaehtoinen hylkääminen ei kuitenkaan ole täysin tehokas menetelmä [237] .
Maailman valtamerten saastuminen , erityisesti tiheästi asuttujen alueiden rannikkovedet, muodostaa vaaran myös sienille . Siten Mustanmeren matalien rannikkovesien jätevesien saastuttamisesta johtuva rehevöitymisen lisääntyminen ja sitä seurannut veden happipitoisuuden lasku johtivat laajalle levinneen sienen Halichondria panicea runsauden vähenemiseen tällä alueella. arktisella alueella ja Pohjois-Atlantilla , joka on tällä hetkellä lueteltu haavoittuvaksi lajiksi Mustanmeren punaisessa kirjassa [238] .
Kalsiumkarbonaatti- tai piidioksidipiiput tekevät useimmista sienistä liian kovia mihin tahansa käyttöön, mutta kahdella sienellä - Hippospongia- ja WC-sienellä ( Spongia ) - on pehmeä luuranko. Euroopassa näille sienille on löydetty erilaisia käyttötarkoituksia muinaisista ajoista lähtien. Niitä käytettiin kypärän vuorauksiin, kannettaviin juoma-astioihin ja kaupungin vedensuodattimiin. Ennen synteettisten sienien keksimistä niitä käytettiin pesuun, maalin ja lasitteen levittämiseen . Eläintekniikassa ja eläinlääketieteessä Euspongia - sieniä on käytetty siittiöiden keräämiseen karjan keinosiemennyksen aikana [239] . Kuivat jauhetut sienet toimivat hankaavana materiaalina metalli-, puu- ja savituotteiden kiillotukseen [240] . Liikakalastuksen vuoksi 1900-luvun puoliväliin mennessä sienet ja niihin liittyvä teollisuus olivat kuitenkin sukupuuton partaalla [241] .
Muinaisista ajoista lähtien sieniä on käytetty lääketieteessä. Euspongia -suvun pehmeimpiä ja ohuimpia lajeja on käytetty leikkauksessa verenvuodon pysäyttämiseen ja raskauden ehkäisyyn [ 239 ] . Nykyään sienillä on edelleen suuri lääketieteellinen merkitys, koska sekä ne että niissä asuvat endosymbiontit syntetisoivat monia biologisesti aktiivisia yhdisteitä, joilla on antiviraalisia, antibakteerisia, sieniä torjuvia ja jopa kasvainten vastaisia ominaisuuksia [242] [243] . Ehkä tällaisten epätavallisten yhdisteiden synteesin tarve piilee luotettavan suojan puutteessa sienissä. Merisienet ovat kaikista meren eliöistä rikkain farmakologisesti aktiivisten yhdisteiden lähde. Vuonna 2010 itse sienistä tai niiden symbionteista eristettiin yli 5 300 erilaista ainetta, ja luetteloa täydennetään vuosittain yli 200 tuotteella [244] .
Esimerkki sienien syntetisoimista yhdisteistä ovat rasvahappojen hapetetut johdannaiset - oksilipiinit , joilla on syöpää, antibakteerisia ja sieniä torjuvia vaikutuksia. Plakoridiini A , sienistä eristetty oksilipiiniyhdiste, on osoitettu olevan myrkyllinen lymfoomasoluille hiirissä [ 245] [246] . Sieni Halichondria syntetisoi halikondriini B , jonka synteettisellä analogilla eribuliinilla on syöpää ehkäiseviä ominaisuuksia [247] . Useiden sienistä eristettyjen alkaloidien on osoitettu auttavan suojaamaan munuaisia syöpälääkkeen sisplatiinin sytotoksisilta vaikutuksilta [248] . Agelas -suvun sienen alkaloidit ( agelasiinit B, C, D) tappavat tuberkuloosipatogeenin Mycobacterium tuberculosis [249] lepotilassa olevat muodot . Sama aktiivisuus on neamamidi B:llä, syklisellä depsipeptidillä Neamphius - sienestä [250] . Samaan aikaan Neamphius huxleyi -sienen syntetisoima neampamidi A ] vaimentaa HIV :tä [251] . Sieni Petromica citrina syntetisoi halistanolitrisulfaattia, laajakirjoista antibioottia , joka tuhoaa sytoplasmakalvon [252] . Sieni Geodia corticostylifera muodostaa aineita, joilla on antibakteerista ja sienivastaista vaikutusta [253] . Tethya criptasta eristetystä spongotymidiinistä ja spongoridiinista tuli prototyyppi antiviraalisten aineiden vidarabiinin , sytarabiinin ja tsidovudiinin synteesille [244] . Yli 100 sienistä eristettyä ainetta, joilla on kasvainten vastainen vaikutus, sekä niiden synteettisiä analogeja ja johdannaisia on tutkittu in vitro erilaisilla kasvainsolulinjoilla [244] . Yli 60 sienien sekundaarisella metaboliitilla on malariaa estävää vaikutusta : esimerkiksi Axinella cannabina -sienen Axizonitrile-1:stä tuli isonitriiliä sisältävien lääkejohdannaisten ja niiden analogien esi-isä [244] .
Sienien sisällä elävät mikro-organismit voivat toimia antibioottiresistenssigeenien luonnollisina varastoina , kuten sienen Petromica citrina [254] tapauksessa .
Tällä hetkellä tutkimukset ovat käynnissä mahdollisuudesta käyttää Aplysinidae-heimon merisienien kitiinistä luurankoa mesenkymaalisiin stroomasoluihin perustuvien rasva- , rusto- ja luukudosten bioteknisten rakenteiden luomiseen [255] [256] .
Jauhekuivatut makean veden badyagi- sienet ovat perinteinen kansanlääke mustelmien , mustelmien , reuman hoitoon , jota käytettiin ihon hieromiseen tai rasvaan tai veteen sekoitettuna voiteena. Badyagin lääkettä käytettiin myös sisäisenä lääkkeenä skrofulan hoitoon [257] [258] [259] . Tällä hetkellä teollisesti valmistetaan samannimistä lääkettä , jolla on paikallinen ärsyttävä, anti-inflammatorinen ja kipua lievittävä vaikutus. Kuivattua badyag-jauhetta, vaikka se on haitallista pitkäaikaisessa käytössä, on perinteisesti käytetty myös kosmeettisena aineena ja halvana rougen korvikkeena [260] . Eteläamerikkalaiset savenvalajat lisäsivät tätä jauhetta saveen lisätäkseen siitä valmistettujen tuotteiden lujuutta [261] .
Vuodesta 1907 lähtien tutkijat ovat käyttäneet sieniä tutkiessaan solujen välistä adheesiota sekä solujen ja solunulkoisen matriisin adheesiota [262] . Sienet voivat toimia kätevinä esineinä tutkijoille, mallina monimutkaisempien eläinten tutkimukseen [263] . Luuta muistuttavan huokoisen rakenteensa, kudosten uudistamisessa laajalti käytetyn polymeerin, eläinkollageenia hyvin samanlaisen spongiinin ja mineraalikomponentin ansiosta sienet sopivat hyvin käytettäväksi luunrakennuskokeissa [264] .
Merisienien käyttö vakiintui vahvasti Välimeren kansojen kulttuuriin ja elämään kauan ennen aikakautemme alkua - ennen kaikkea henkilökohtaisen hygienian keinona : kylpeessä ja oliiviöljyn ja hajuveden levittämisessä vartalolle ( tässä ominaisuudessa käytetään sen muusta sienen rungosta vapautettua luurankoa, joka koostuu sarvimaisten kuitujen verkostosta ja muistuttaa elastista huopaa [265] ). Muinaiset egyptiläiset käyttivät kuolleiden palsamointia sienellä ja hieroivat ruumiita aromaattisilla öljyillä. Homeros mainitsee sienet molemmissa runoissaan: Iliadissa sieni annetaan Hephaistoksen käsiin , joka puhdistaa sillä kätensä, kasvonsa ja rintakehänsä, ja Odysseiassa Odysseuksen palvelijat käyttävät sitä pöytäten puhdistamiseen. hänen taloonsa vierailun jälkeen Penelopen kosijoiden luona. Roomalaiset sotilaat laittoivat sieniä kypäränsä alle , ja lääkärit käyttivät niitä haavojen puhdistamiseen [266] [267] .
Lisäksi sieniä muinaisina aikoina pidettiin yhtenä noituuden työkaluista . Siten Apuleiuksen Metamorphoses sisältää tarinan siitä , kuinka noita tappoi miehen, joka hylkäsi hänet ja käytti samalla sientä keinona viivyttää kuoleman hetkeä (väistääkseen epäilykset todellisesta tappajasta) [268] . Muinaiset juutalaiset käyttivät ehkäisyvälineenä silkkiin käärittyä sientä, johon oli sidottu lanka [269] .
Tarve toimittaa sieniä lukuisille kuluttajille johti sienenkeräyksen kehittymiseen sienisukelluksen erikoisalaksi He olivat niin vahvoja ja urheilullisia, että sienisukellus sisällytettiin muinaisten olympialaisten ohjelmaan [267] [270] .
Egeanmeren saarten asukkaat kantavat muinaista perinnettä läpi vuosisatojen . 1800- ja 1900-luvun alussa Dodekanesian saarista (ensisijaisesti Kalymnoksen saari , jonka läheisyydessä oli suuria sienipopulaatioita) tuli suurin merisienien talteenoton ja kaupan keskus [271] . Sukeltajien vaikeasta ja usein vaarallisesta kaupasta on tullut paikallisen kansanperinteen (erityisesti monien laulujen ) tärkein teema [272] . Aluksi Kalymnoksen sukeltajat hyppäsivät veneen kyljen yli lähes alasti, pitämällä 15 kiloa painavaa litteää kiveä kädessään nopeaa sukellusta varten; Kun sukelluspuku keksittiin vuonna 1865 , he alkoivat käyttää tätä uutta varustusta, mikä mahdollisti sukellusten syvyyden ja keston lisäämisen. 1900-luvun loppuun mennessä merisienien tuotanto ja myynti oli kuitenkin vähentynyt merkittävästi, kun synteettiset sienet korvasivat ne [267] [273] .
Kreikan lisäksi sienien louhinnalla Syyrian , Egyptin , Libyan ja Tunisian rannikolla on pitkä historia , jossa tästä kalastuksesta on myös tullut osa näiden maiden kansojen kulttuuriperintöä. Spongia- ja Hippospongia -sukujen viiteen lajiin kuuluvien sienien kokoelma on saavuttanut kaupallisen merkityksen : S. officinalis , S. mollissima (se sisältyy kuitenkin usein lajiin S. officinalis [274] ), S. lamella , S. zimocca , H. communis [269] [275] . Vuonna 1841 aloitettiin merisienien louhinta vientiä varten Karibialla - ensin Bahamalla , hieman myöhemmin Kuubassa ja Floridan rannikolla ( Key Westin alue ); täällä H. gossypina [ , H. lachne , S. barbara , S. graminea , S. sterea ja eräät muut lajit [276] [277] .
Yksi wc-sienen kopioista , nimeltään Holy Sponge , sisällytettiin kuuluisien kristittyjen pyhäinjäännösten joukkoon [278] . Johanneksen evankeliumin mukaan yksi roomalaisista sotilaista, jotka vartioivat ristiinnaulittua Kristusta , kastoi hänen juomapyyntöönsä sienen etikkaan ja toi sen Jeesuksen huulille sammuttaakseen hänen janonsa [279] . Pyhää sientä, josta tuli kunnioituksen kohde, pidettiin ensin Jerusalemissa , sitten Konstantinopolissa ; tällä hetkellä sen palaset ovat neljässä roomalaisessa katedraalissa ( Lateraanikirkko , Santa Croce in Gerusalemme , Santa Maria Maggiore ja Santa Maria in Trastevere ). Toinen suuri osa Pyhästä sienestä ja useat muut jäännökset hankittiin vuosina 1239-1241. Ranskan kuningas Ludvig IX latinalaiselta keisarilta Baldwin II : lta valtavalla summalla ja sijoitettiin hänen Pariisiin rakentamaansa Sainte-Chapelle [278] [280] . Pieni fragmentti Pyhästä sienestä on myös Dionysioksen arkissa , jota säilytetään Moskovan Kremlissä [281] [282] .
Pyhän sienen kuva esiintyy usein taideteoksissa . Michelangelon (1537-1541) freskolla "Viimeinen tuomio", joka sijaitsee Sikstuksen kappelin alttariseinällä Vatikaanissa , voi nähdä kuvan enkelistä, joka pitää tangoa ja jonka päässä on Pyhä sieni [283] [284] . Samanlainen enkelihahmo Pyhän sienen kanssa löytyy Francesco Primaticcion (1541-1544) freskoista, jotka koristavat Chalin ( Fontaine-Chalin kunta [ departementissa) Pyhän Marian kappelin kuoroholveja . Oise Pohjois- Ranskassa ) Enkelin veistoksesta pyhä sieni käsissään tuli italialaisen kuvanveistäjä Antonio Giorgettin tunnetuin teos, Lorenzo Berninin opiskelija ; tämä kuvanveistäjä, jonka Giorgetti veisti opettajansa ohjeiden mukaan vuonna 1668 tai 1669, on yksi kymmenestä Rooman Pyhän enkelin sillalle asennetusta enkeliveistoksesta (Giorgettin luonnoksena tekemä tulevan veistoksen terrakottapää on säilytetään Eremitaašissa [286] ) [287] .
Pyhä sieni (yhdessä ristiinnaulitun Kristuksen päästä poistetun orjantappurakruunun kanssa) esiintyy myös Peter Paul Rubensin maalauksen Laskeutuminen ristiltä ( 1612) oikeaan alakulmaan , joka on yksi alttaritauluista . Antwerpenin Neitsyt Marian katedraali [288] .
Orgaanisista aineista puhdistettuja lasisienien luurankoja käytetään koristeina ja matkamuistoina. Erityisen arvostettu tässä suhteessa on Venuksen sienikori ( Euplectella ), jonka luuranko on muodoltaan herkkä harjakattoinen sylinteri, jonka rakenne on niin monimutkainen, että se näyttää olevan taitavan käsityöläisen veistetty ( viktoriaanisella aikakaudella ). , yksi kopio tästä sienestä ostettiin tuolloin erittäin merkittävällä 5 guinean summalla - yli 500 puntaa nykyrahana) [289] [290] . Tämän sienen rungossa on tunnistettu seitsemän hierarkkista rakennetasoa, joiden järjestetyllä kokoonpanolla voidaan voittaa lasin luonnollinen hauraus ja antaa rungolle merkittävä mekaaninen lujuus [291] .
Japanissa on pitkään ollut tapana antaa vastapareille kopio Euplectella oweni -sienestä, jonka sisällä on symbiontipari -lajin Spongicola venustus katkarapu (uros ja naaras, jotka pääsevät sienen sisään toukkia, ja sitten elävät siinä koko elämänsä: ulos he eivät voi enää kulkea sienen hienojen huokosten läpi) [170] [292] . Tällainen lahja symboloi särkymätöntä rakkautta ja aviollista uskollisuutta sanonnan "Yhdessä asuminen, yhdessä haudattuminen" [293] mukaisesti .
Vuonna 1999 amerikkalainen tv - kanava Nickelodeon julkaisi S. Hillenbergin ohjaaman SpongeBob SquarePants -animaatiosarjan ; sarjassa päähenkilöt ovat meren eläimistön edustajia, ja päähenkilö on Sponge Bob nimeltä "Square Pants" [294] . Vuosina 2004 ja 2015 kanava julkaisi täyspitkät animaatioelokuvat (vastaavasti " Paavo Pesusieni " ja " Paavo Pesusieni: Sponge Out of Water "), joista tuli animaatiosarjan jatkoa [295] .
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
Taksonomia | ||||
|