Кіріспе

Саңырауқұлақтар патшалығының бөлімі немесе филамы – зигомикота, немесе зигота саңырауқұлақтары – саңырауқұлақтар патшалығының бұрынғы бөлімі немесе филамы. Қазіргі кезде оның мүшелері екі филамға бөлінген: мукоромикоталар және зоопагомикоталар. Шамамен 1060 түрі белгілі. Олар негізінен құрлықта тіршілік етеді, топырақта немесе шіріген өсімдік және жануар материалдарында кездеседі. Кейбіреулері өсімдіктердің, жәндіктердің және ұсақ жануарлардың паразиті болып табылады, ал басқалары өсімдіктермен симбиоздық қарым-қатынас жасайды. Зигомицет гифалары коэноциттік болуы мүмкін, гаметалар пайда болатын жерде ғана немесе өлген гифаларды оқшаулау үшін септалар қалыптасады. Зигомикота енді монофилеттік емес деп саналады.

Споралар

"Спор" термині көбею және таралумен байланысты құрылымды сипаттау үшін қолданылады. Зигомицет споралары жыныстық және жыныссыз жолдармен түзілуі мүмкін. Өніп өсуге дейін спора тыныш күйде болады. Бұл кезеңде метаболизм деңгейі өте төмен болады және бірнеше сағаттан көп жылдарға дейін созуы мүмкін. Тыныштықтың екі түрі бар. Экзогендік тыныштық температура немесе қоректік заттардың қолжетімділігі сияқты сыртқы факторлармен бақыланады. Эндогендік немесе конститутивтік тыныштық спораның өзінің қасиеттеріне байланысты; мысалы, метаболизмінің ерекшеліктеріне. Осы тыныштық түрінде, тіпті ортаның өсуге қолайлы жағдайлары болған жағдайда да, өніп өсуге мүмкіндік берілмейді.

Хламидоспоралар

Хламидоспоралар спорангиоспоралардан өзгеше, жыныссыз споралар болып табылады. Хламидоспоралардың басты міндеті – мицелийдің сақталуын қамтамасыз ету, және олар мицелий бұзылғанда пайда болады. Хламидоспоралардың таралу механизмі жоқ. Зигомицеттерде хламидоспоралар көбінесе аралық жағдайда түзіледі. Дегенмен, олар тірек нүктесінде де пайда болуы мүмкін. Өз функцияларына сәйкес, хламидоспоралардың жасуша қабырғасы қалың және пигменттелген болады.

Зигофорлар

Зигофорлар – хемотроптық әуе гифалары, олар зигомикоталардың жыныс мүшелері болып табылады, Phycomyces-ті қоспағанда, олар әуеде емес, субстратта кездеседі. Оларда екі түрлі жұптасу типі бар: (+) және (-). Қарсы жұптасу типтері, негізінен триспора қышқылы және оның прекурсорлары бөліп шығаратын ұшқыш феромондардың әсерінен бір-біріне қарай өседі. Екі қарсы жұптасу типі алғашқы байланысқа келгеннен кейін, бірнеше қадам арқылы зигоспора пайда етеді. Зигофорлар бір-бірімен байланысқаннан кейін, олардың қабырғалары біріне-бірі жабысып, тегістеледі, содан кейін байланыс орны бірігу септасы деп аталады. Зигофордың ұштары кеңейіп, прогаметангия деп аталатын құрылымды қалыптастырады. Септа біртіндеп ішкі жағына қарай өсіп, соңғы гаметангияны прогаметангиялық негізден бөліп шығарады. Осы кезде зигофор суспензор деп аталады. Бірігу септасында көпіршіктер жиналады, содан кейін ол еріуге бастайды. Бірігу септасы толық ерігенге дейін негізгі сыртқы қабырға қалыңдайды. Бұл негізгі қабырғадағы қараңғы дақтардың пайда болуын бірігу септасы ерігенде байқауға болады. Қабырғадағы бұл қараңғы дақтар ақырында зигоспора қабырғасының қалыңдығын құрайтын түйнекті құрылымдарға айналады. Зигоспораның өсуімен бірге, бүкіл жасушаның айналасын қамтитынша түйнекті құрылымдар да өседі. Осы кезде электронды микроскоп қабырға арқылы өте алмайды. Соңында, түйнектер негізгі қабырға арқылы шығып, қараңғыланады, бұл меланиннің салдарынан болады. Мейоз әдетте зигоспораның өнуінен бұрын жүзеге асады және ядролық мінез-құлықтың бірнеше негізгі түрлері бар. 1-тип – ядролар бірнеше күн ішінде жылдам бірігіп, пісіп жетілген зигоспорада гаплоидты ядролар пайда болады. 2-тип – кейбір ядролар жұптаспайды және оның орнына дегенерацияланады, мейоз өнуге дейін кейінгіге қалдырылады. 3-тип – гаплоидты ядролар митоздық бөлінуді жалғастыра береді, содан кейін кейбіреулері топтарға бірігеді, ал кейбіреулері бөлінбейді. Нәтижесінде өскінді спорангияда диплоидты және гаплоидты ядролар табылады.

Ұяшық қабырғасы

Зигомицеттерде жасуша қабырғасының ерекше құрылымы бар. Көптеген саңырауқұлақтарда хитин құрылымдық полисахарид ретінде кездеседі, ал зигомицеттер хитиннің деацетилденген гомополимері – хитозанды синтездейді. Хитин β 1,4 байланыс арқылы N-ацетилглюкозаминнен құралады. Саңырауқұлақ гифалары ұшында өседі. Сондықтан, арнайы көпіршіктер – китосомалар, экзоцитоз арқылы хитиннің және оны синтездейтін фермент – хитин синтетазасының прекурсорларын мембрана сыртына жеткізеді. Мембранадағы фермент нуклеотидтік қант субстратынан, яғни уридин дифосфо N-ацетил-D-глюкозаминнен гликозидтік байланыс түзетін реакцияны катализдейді. Жаңа пайда болған полисахаридтік тізбек хитин деацетилаза ферментімен кесіледі. Бұл фермент хитиндегі N-ацетамидо тобының гидролизін катализдейді. Осыдан кейін хитозан полимерлік тізбегі микрофибрилдерді құрайды. Бұл талшықтар ақуыздардан, глюкандардан (китозан талшықтарын байланыстырып ұстайтын), маннопротеиндерден, липидтерден және басқа да қосылыстардан тұратын аморфты матрицаға енген.

Триспор қышқылы

Триспора қышқылы – цигомицеттерде β-каротин және ретинол жолдары арқылы синтезделетін C18 терпеноидты қосылыс. Ол осы саңырауқұлақ түрлерінде жыныстық дифференциацияға жауап беретін феромондық қосылыс болып табылады.

Тарих

Триспора қышқылы 1964 жылы Blakeslea trispora-да каротин өндірісін күшейтуге себеп болатын метаболит ретінде табылды. Кейіннен бұл гормонның Mucor mucedo-да зигофор өндірісін қозғауы анықталды. Америкалық миколог және генетик Альберт Фрэнсис Блейксли мукоралдардың кейбір түрлерінің өзін-өзі ұрықтандыра алмайтынын (гетеротальды) анықтады, онда жыныстық белсенділікті бастау үшін (+) және (-) деп белгіленген екі штаммның өзара әрекеттесуі қажет. Геттинген университетінің ғалымы Ханс Бургефф бұл өзара әрекеттесудің себебі субстрат және атмосфера арқылы диффузияланатын төмен молекулалық салмағы бар заттардың алмасуы екенін тапты. Бұл жұмыс кез келген саңырауқұлақта жыныстық гормондық белсенділіктің алғашқы дәлелі болды. Мукоралдардағы жыныстық өзара әрекеттесудің гормоналды бақылауын анықтау 60 жылдан астам уақытқа созылды және Германия, Италия, Нидерланды, Ұлыбритания және АҚШ-тан микологтар мен биохимиктерді қамтыды.

Фототропизм

Жарық реттеуі Phycomyces blakesleeanus, Mucor circinelloides және Pilobolus crystallinus зигомицеттерінде зерттелді. Мысалы, Pilobolus crystallinus-та жарық таралу механизмін қамтамасыз етеді, ал Phycomyces blakesleeanus-тың спорангиофорлары жарыққа қарай өседі. Жарық, әсіресе көк жарық, саңырауқұлақтың дамуын реттеуге қатысқанда, саңырауқұлақ құрылымдарының өсуін бағыттайды және метаболизмдік жолдарды белсендіреді. Мысалы, зигомикоталар жарықты вегетативтік көбеюді және спора таратуды жеңілдету үшін әуе гифаларының өсуін ынталандыру үшін сигнал ретінде пайдаланады. Саңырауқұлақтың фототропизмі Phycomyces-тің жеміс денесі, спорангиофоры арқылы егжей-тегжейлі зерттелді. Phycomyces күрделі фоторецептор жүйесіне ие. Ол әртүрлі жарық қарқындылығына және толқын ұзындығына сезімтал. Көк жарыққа жағымды реакциядан өзгеше, ультракөк сәулеге теріс реакция да байқалады. Сондай-ақ, қызыл жарыққа реакциялар да анықталды.

Жарықтың спорациялау мен жыныстық дамуға әсері

Зигомицет P. blakesleeanus екі типті спорангиофорлар – макрофорлар мен микрофорлар құрайды, олардың мөлшерімен ерекшеленеді. Бұл спорангиофорлардың қалыптасуы әртүрлі жарық интенсивтігінде жүзеге асады, сондықтан нақты фоторецепторлармен байланысты. Жарық жыныссыз споралануды да реттейді. Mucor-да crgA генінің өнімі активатор болып табылады. Ал Phycomyces-те жыныстық даму арнайы фоторецепторлық жүйеге байланысты жарықпен тежеледі.

Гравитропизм

Гравитропизм – өсімдіктердің немесе саңырауқұлақтың ауырлық күшіне жауап ретіндегі бұрылуы немесе өсу қозғалысы. Бұл құбылыс екі патшалықта да кең таралған. Гравитациялық сезім механизмі үшін саңырауқұлақтар мен өсімдіктердің екеуіне де статолиттер қажет. Zygomycota спорангиофорлары арнайы “базалық гифтерден” пайда болып, жетілген жыныссыз споралар шығарылғанға дейін бірнеше ерекше даму сатыларынан өтеді. Оң фототропизмге қоса, спорангиофорлар теріс гравитропизм арқылы споралардың таралуына және таралуына қолайлы жағдайға ие болады. Екі жауап та өсу реакциясы болып табылады, яғни бүгілу спорангиофордың қарама-қарсы беттерінің әртүрлі өсуінен туындайды және бір-біріне әсер етеді. Phycomyces-тің гравитроптық реакциясының механизміне арналған жалғыз модель, вакуоланың қоршаған цитоплазмадағы жүзу қабілетіне негізделген. Нәтижесінде цитоплазманың асимметриялық таралуы горизонтальды жатқан спорангиофорлардың төменгі жағында қабырғаның өсуін күшейтеді, себебі сол жерде қалың цитоплазмалық қабат пайда болады, онда жасуша қабырғасының материалдарын бөліп шығаратын көпіршіктердің саны жоғарғы жағына қарағанда көп. Гравитроптық бүгілу горизонтальды жатқан спорангиофорларда шамамен 15-30 минуттан кейін басталып, спорангиофор ұшы бастапқы тік қалпына келгенге дейін, шамамен 12-14 сағатқа дейін жалғасады. Әдетте, гравитроптық жауап фототроптық жауаптан әлсіз болады. Дегенмен, белгілі бір жағдайларда тепе-теңдік орнатылып, жауаптар шамалас болуы мүмкін. Өсімдіктер мен саңырауқұлақтарда фототропизм мен гравитропизм күрделі өзара әрекеттеседі. Zygomycete саңырауқұлағының спорангиофоры (жемісті дене), Phycomyces blakesleeanus бір жақты жарықпен үздіксіз сәулелендіру кезінде гравитроптық және фототроптық стимулдар бір-бірін теңестіретін фотогравитроптық тепе-теңдіктің бүгілу бұрышына жетеді (1-сурет, жарық сәулеленуіне байланысты +α бұрышы).

Гравиперцепцияға қатысы бар ақуыз кристалдары

Phycomyces blakesleeanus түріндегі жабайы типтегі спорангиофорларда 5×5×5 мкм-ге дейінгі өлшемді үлкен, оңай көрінетін сегіз қырлы паракристалл кристалдар болады. Әдетте, олар оннан астам кристаллдан тұратын топтарда негізгі вакуольдің жанында кездеседі. Олар көбінесе вакуольдік трансепттермен байланысты. Спорангиофорлар еңкейген кезде шамамен 100 мкм/с жылдамдықпен шөгуін байқауға болады. Шөгу кезінде сығақтап қозғалу немесе вакуольдік мембраналар мен трансепттерді тарту, ықтимал цитоскелеттік жауапқа жасушаішілік сигнал ретінде қызмет етеді, содан кейін жасуша мембранасында орналасқан рецепторлар белсендіріледі. Бұл рецепторлар өз кезегінде жасуша қабырғасының асимметриялық өсуіне әкелетін оқиғалар тізбегін іске қосады. Жабайы типтегі және мутантты штаммның спорангиофор өсуінің иілу бұрышын зерттеулер, кристалы жоқ мутантты штаммдардың гравитроптық жауабының төмендегенін көрсетті. Зигомицеттерге тән спорангиоспоралардың аскомицеттерде кездесетін конидияларға эволюциясын зигомицеттерде байқалатын бірнеше формалар арқылы модельдеуге болады. Көптеген зигомицеттер бір спорангиумның ішінде бірнеше спорангиоспоралар өндіреді. Кейбіреулерінде бірнеше кішкентай спорангиола пайда болып, онда аздаған спорангиоспоралар болады. Кейбір жағдайларда әрбір спорангиоломда үш спора болуы мүмкін, ал кейбір түрлерде спорангиола бір спорадан тұрады. Choanephora, зигомицет, спорангиолында спорангиумның түбінде көрінетін спорангиум қабырғасы бар бір спора болады. Бұл құрылым конидияға ұқсас, оның екі біріккен жасуша қабырғасы, ішкі спора қабырғасы және сыртқы спорангиум қабырғасы бар.