Microbiologia

Fungos: características gerais e sua importância na natureza

Os fungos formam um grupo de organismos grande, diverso e amplamente disseminado, consistindo de bolores, cogumelos e leveduras. Aproximadamente 100.000 espécies de fungos foram descritas, estimando-se a possibilidade de existirem até 1,5 milhão de espécies. Antes eram agrupados com os vegetais, porém, como pode ser observado na figura abaixo, hoje sabe-se que sua filogenia está mais próxima aos animais (seta vermelha) do que às plantas (seta verde).

filogenia-eucarya

(adaptado de Microbiologia de Brock, 14ed, pg 546)

Algumas espécies são importantes decompositores na natureza, alimentando-se de matéria orgânica morta (sapróbios). Enzimas digestivas liberadas no ambiente degradam materiais poliméricos, como polissacarídeos e proteínas, em compostos mais simples (monômeros) que são absorvidos pelas células fúngicas e utilizados como fonte de carbono e energia, com esse processo eles garante a reciclagem de nutrientes atuando na decomposição de animais mortos e material vegetal. A lignina (importante constituinte da parede de plantas, proporcionando rigidez e resistência), por exemplo, é decomposta na natureza quase exclusivamente pelas atividades de certos basidiomicetos, denominados fungos da podridão da madeira.

Como parasitas, os fungos utilizam o mesmo mecanismo de nutrição, mas captam seus nutrientes a partir das células vivas de plantas e animais que infectam e invadem, em vez do que acontece com o material morto. Muitos associam-se em simbiose mutualística formando liquens e micorrizas. No caso de liquens a associação é com cianobactérias ou algas verdes e nas micorrizas, com raízes de plantas terrestres (80% das plantas formam associações desse tipo). Nesta associação a planta fornece ao fungo carboidratos e este auxilia a planta na obtenção de fosfato e outros minerais, assim como água a partir do solo, devido ao aumento da superfície de exploração e de absorção das raízes.

Uma interessante interação entre fungos e bactérias foi relatada a pouco tempo. Em ambientes com pouca água, como no solo, a mobilidade bacteriana fica comprometida, assim, as bactérias encontraram uma solução: elas utilizam hifas fúngicas como vias para se movimentar e alcançar novas fontes de alimento. Em um recente estudo, pesquisadores demonstraram que as hifas fúngicas também formam um “ponto de encontro” para a transferência de genes entre bactérias. Mais do que isso, eles concluíram que ocorre uma maior quantidade de transferência de genes nas vias fúngicas do que em um ambiente úmido sem hifas fúngicas. Este aspecto anteriormente desconhecido da interação fungo-bactéria é um passo importante para entender as complexas interações entre os microrganismos do solo, no qual os fungos aparentam desempenhar um papel muito importante na propagação das bactérias, na sua adaptação genética, na sua diversidade e, finalmente, na sua evolução.

A maioria dos fungos é multicelular e terrestre. São seres quimiorganotróficos (utilizam compostos orgânicos como fontes de energia) sendo a maioria aeróbios. O corpo dos fungos é normalmente composto de células alongadas em forma de tubos cilíndricos que são chamadas hifas, e o conjunto de hifas é denominado micélio (macroscopicamente visível). Alguns fungos podem ser unicelulares, e são então, denominados leveduras. Não existe em nenhum dos casos, a formação de tecidos verdadeiros, e a condução de águas e nutrientes ocorre diretamente de célula a célula (organismos não-vasculares). Na maior parte, possuem núcleos pequenos e durante a mitose o envelope nuclear não é dissolvido, diferente do que ocorre nas células de plantas e animais.

Os fungos possuem um tipo específico de esterol em sua membrana celular, o ergosterol (equivalente ao colesterol das células animais). Isto tem implicações práticas importantes para o homem, pois permitiu, por exemplo, que fossem desenvolvidas drogas que atacam exclusivamente o ergosterol para combater fungos parasitas de animais, sem que haja nenhum efeito sobre a membrana animal. Assim, a droga desintegra o ergosterol, rompendo a membrana plasmática do fungo, mas isso não atinge o colesterol.

A classificação dos fungos é incerta e vem sofrendo modificações a partir dos recursos da biologia molecular, que permite relacionar os organismos de acordo com a semelhança de sequências nucleotídicas de determinadas regiões do genoma. Muitos pesquisadores reconhecem cinco grandes grupos de fungos:

  • Basidiomycetes: apresentam basidiósporo como meiósporo (abaixo há mais detalhes) e inclui leveduras e cogumelos. São os principais decompositores de madeira, podem formar ectomicorrizas ou liquens e há espécies parasitas de animais e plantas;
  • Ascomycetes: apresentam ascósporo como meiósporo e estão incluídos nesse grupo as leveduras, bolores ou mofos, trufas e morchelas comestíveis. São sapróbios ou simbiontes formadores de liquens e de ectomicorrizas. Podem também ser parasitas de plantas e animais, incluindo marinhos. Os grupos ascomicetos e basidiomicetos são próximos filogeneticamente, possuem um ancestral em comum que não é compartilhado com os outros grupos. São dicarióticos, ou seja, apresentam fase com dois núcleos em uma mesma célula (abaixo há mais detalhes);
  • Glomeromycetes: são fungos micorrízicos arbusculares que formam obrigatoriamente endomicorrizas, em que as hifas penetram as células das raízes das plantas. É um grupo formado por apenas 150 espécies. Assim como os Zygomycetes, apresentam o zigósporo como esporo sexual;
  • Zygomycetes: apresentam zigósporo como meiósporo e ocupam ambientes terrestres e aquáticos. São, na maioria, sapróbios (bolores), caso do bolor negro do pão (Rhizopus stolonifer). Há espécies parasitas de animais, inclusive o homem, plantas, amebas e, especialmente, outros fungos. Há também as formadoras de ectomicorrizas, associação em que as hifas ficam externas à célula da raiz e simbiontes do intestino de larvas de insetos e crustáceos. Neste caso, absorvem nutrientes do lúmen intestinal de seus hospedeiros e, em contrapartida, os fungos fornecem vitaminas;
  • Chytridiomycetes: são tipicamente aquáticos, mas podem ser encontrados em ambientes terrestres úmidos e apresentam esporos sexuados flagelados e móveis (zoósporos). São sapróbios ou parasitas, afetando por exemplo, plantas, algas, outros fungos e até mesmo outros quitrídios, animais invertebrados e anfíbios. Nestes, causa a doença epidérmica quitridiomicose (causada por Batrachochytrium dendrobatidis), associada ao declínio global das populações de anfíbios. Alguns quitrídios são anaeróbios obrigatórios, uma característica altamente incomum nas células eucarióticas, o Neocallimatix, por exemplo, é um habitante de rúmen e converte energia da fermentação de açúcares e ácidos em etanol e H2 (não possui mitocôndria e sim hidrogenossomas). O estudo da filogenia indica que esse é evolutivamente o grupo mais antigo dentro do reino, sendo o único grupo a possuir células flageladas.

As hifas (células alongadas dos fungos) possuem parede celular cuja estrutura é similar à das paredes celulares dos vegetais, porém diferem na composição química: são compostas principalmente de quitina, enquanto nos vegetais têm principalmente celulose. As hifas podem ser cenocíticas, ou seja, são tubos contínuos, não septados e com muitos núcleos em um citoplasma único (Crytridiomycota, Zygomycota e Glomeromycota) ou septadas, com septos transversais delimitando células que podem ter um ou dois núcleos (Ascomycota e Basiodiomycota – aqui também se percebe a maior proximidade entre esses dois grupos com relação aos outros). Nas hifas septadas, os septos são incompletos havendo um poro central que permite a comunicação entre seus citoplasmas.

O crescimento das hifas ocorre continuamente na extremidade das células (crescimento apical), onde enzimas digestivas são liberadas e nova parede é sintetizada. Esse tipo de crescimento proporciona características importantes quanto à exploração e penetração de substratos, uma vez que enzimas liberadas na região apical degradam o substrato. No vídeo abaixo é possível observar o crescimento das hifas e o deslocamento de estruturas celulares para o polo da célula, onde ocorre o crescimento. Na região apical há uma estrutura chamada de Spitzenkörper (corpo apical), que consiste em um conjunto de pequenas vesículas envoltas em microfilamentos de actina (estruturas que participam da movimentação celular). As vesículas produzidas no complexo golgiense são transportadas para o ápice, onde se fundem com a membrana celular e liberam as enzimas que atuam na degradação do substrato.

No ciclo de vida dos fungos geralmente há duas fases que se alternam, distinguindo-se uma fase assexual (envolve apenas mitose) e uma fase sexual (envolve meiose), em ambas há a formação de células especializadas para a resistência a ambientes inóspitos e dispersão, os esporos. A reprodução assexuada pode ocorrer sem formação de células especializadas, como é o caso da fragmentação de hifas, do brotamento (formação de gemas ou brotos que se destacam gerando células filhas) ou da fissão (divisão transversal seguida pela separação das células filhas). Brotamento e fissão são comuns nas leveduras. Na reprodução assexuada espórica os esporos formados são conhecidos como mitósporos (derivados da mitose), sendo móveis por meio de flagelo (zoósporos) ou imóveis (aplanósporos). Os esporos são produzidos no interior de esporângios (angio = urna; formadora de esporos), sendo denominados endósporos, ou externamente, na extremidade de hifas modificadas, sendo denominados exósporos. São os conídios, a partir do micélio, hifas aéreas crescem acima da superfície, e os esporos são formados nas suas pontas. Podem ter pigmento negro, verde, vermelho, amarelo ou marrom, conferindo à massa miceliana um aspecto pulvurulento e a função de dispersão dos fungos para novos ambientes (visualize a dispersão no último vídeo deste post).

conidios

A reprodução sexuada é resultante da plasmogamia (fusão de citoplasmas), cariogamia (fusão de núcleos) e meiose, sendo que ao final do processo sempre há formação de esporos do tipo meiósporos (derivados da meiose). Como já foi citado, a diferenciação dos grupos também está muito relacionada ao processo de reprodução sexual de acordo com a formação de meiósporos característicos em certos grupos: zigósporo (Zygomycetes), ascósporos (Ascomycetes) e basidiósporos (Basidiomycetes). A formação desses dois últimos geralmente leva ao desenvolvimento de corpos de frutificação, chamados de ascoma e basidioma, respectivamente. O corpo de frutificação é a parte visível do fungo. O micélio vegetativo passa, na maioria das vezes, despercebido, imerso no substrato, e só nos damos conta da existência de um fungo em determinado local quando o corpo de frutificação é formado.

partes-fungos

Fonte

O ciclo de vida de diferentes fungos varia em relação ao tempo de duração desses eventos. Em alguns fungos, a cariogamia ocorre logo após a plasmogamia, como em Chytridiomycetes e Zygomycetes. Na generalidade dos Ascomycetes e dos Basiodiomycetes não ocorre cariogamia imediatamente após a plasmogamia, consequentemente, os núcleos compatíveis permanecem pareados, motivo pelo qual são chamados dicarióticos. Essa fase dicariótica é representada por n+n e pode persistir por longos períodos de tempo formando um micélio com hifas dicarióticas.

Em certos fungos, os núcleos funcionam como gametas, no entanto, pode ocorrer a diferenciação das hifas para a formação de gametângios (= urna formadora de gametas), que vão conter gametas semelhantes morfologicamente. Em todos os casos, usam-se arbitrariamente os símbolos (+) e (-) para as linhagens sexualmente compatíveis, ou seja, quando é possível a cariogamia com formação de um zigoto (fase diploide do ciclo).

O link abaixo se refere a um vídeo de uma aula da Profª Drª Fungyi Chow da USP sobre as principais características dos grupos fúngicos e mais ao final, depois do cultivo de fungos presentes em excrementos de cavalo, o vídeo mostra imagens de corpos de frutificação de diferentes grupos e mostra o mecanismo utilizado para dispersão dos esporos, são imagens belíssimas! Não deixe de conferir!

http://eaulas.usp.br/portal/embed-video?idItem=1858&autostart=false

Não deixe de conferir também o próximo post que fala sobre a importância dos fungos para os seres humanos, desde a aplicação na tecnologia até a patogenia fatal. Você sabia que os fungos matam mais pessoas no mundo do que a malária?

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