FUNGOS: biologia, diversidade, importância e classificação

1. FUNGOS: biologia, diversidade, importância e classificação

2. Introdução MICOLOGIA, ou o termo correto MICETOLOGIA (gramática grega) História indica que a primeira civilização, os “Mycenianos” (Mycena, Grécia) foram nomeados a partir de um fungo Mycena, Grécia Mycena meliigena home.online.no www.travelpod.com

3. Introdução Primeiro relato: Pier’ Antonio Micheli (1729) – documento Nova Plantarum Genera Atual: cerca de105.000 espécies descritas Estimativas: 1,5 milhão de espécies (Hawksworth 2001, Kirk et al. 2001) http://morelmushroomhunting.com/amanita_muscaria_red.jpg http://www.kaieteur.uk.com http://www.wallpapers-free.co.uk/background/nature/fungi/fungi/ ontariowildflower.com

4. Introdução • Micologia/micetologia: ca. 250 anos • Manifestações do grupo são conhecidas desde a antiguidade: • * vinho • * pão • * cerveja • * uso de fungos na medicina http://www.robola.gr/en/picts/dionisos1.jpg theglobalgourmand.blogspot.com inkart.com

5. Introdução • Importantes em rituais religiosos: incas, maias, outros povos indígenas • Brodie (1978): Fungi – Delight of curiosity • Findlay (1982): Fungi: Folklore, Fiction and Fact remainsofthedesi.wordpress.com ethnicdenim.com

6. Introdução • Utilizados em capacetes de guerra devido a bioluminescência: essa condição foi evidenciada ainda na época de Aristóteles (384 a 322 AC) http://en.wikipedia.org/wiki/File:PanellusStipticusAug12_2009_Animated.gif

7. Introdução • Utilizados em capacetes de guerra devido a bioluminescência: essa condição foi evidenciada ainda na época de Aristóteles (384 a 322 AC) http://en.wikipedia.org/wiki/File:PanellusStipticusAug12_2009_Animated.gif

8. Introdução • Bioluminescência: reações dependentes do O2 envolvendo substratos genericamente denominados de luciferans, catalisado por enzimas chamadas luciferases • A interação entre os compostos gera produtos químicos instáveis • A medida que são decompostos energia é liberada em forma de luz esverdeada (520-530 nm) • Tanto hifas quanto corpos de frutificação (especialmente esporos) emitem luz • Comprovado em mais de 50 espécies de fungos, algumas onde a luz pode ser vista a mais de 40 metros, enquanto outros é possível ler à luz emitida pelos mesmos

9. Fatos interessantes: organismo • Maior organismo vivo, no Oregon (EUA): Armillaria ostoyae – 2.400 anos cobrindo área de 1.000 ha, com peso de ± 650 toneladas http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0b/Armillaria_ostoyae_MO.jpg

10. Fatos interessantes: cogumelos • Rigidioporus ulmarius com 1,7 m de largura; 1,5 m de espessura; peso de 284 kg (Livro dos records 1994) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0b/Armillaria_ostoyae_MO.jpg www.tolweb.org

11. Fatos interessantes: cogumelos • Bridgeoporus nobilissimus no PNW USA (160 kg) http://www.fungi.com/info/infopics/bridgeoporus/bridgeoporus.jpg

12. Fatos interessantes: cogumelos • Laetiporus sulphureus na Inglaterra (55 kg) sealrevelation.blogspot.com http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0b/Armillaria_ostoyae_MO.jpg http://frogstorm.com/wp-content/uploads/2010/10/fungus.jpg

13. Fatos interessantes: cogumelos • Armillaria bulbosa em 20 ha com 100 toneladas sendo originado de 1 único esporo a ± 1000 anos atrás http://waynesword.palomar.edu/images/armmel1b.jpg

14. Fatos interessantes: cogumelos • Calvatia no Canadá (270 cm de circunferência – 25 kg) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0b/Armillaria_ostoyae_MO.jpg www.tolweb.org

15. Fatos interessantes: culturas • Penicillium chrysogenum: cultura desidratada do isolado original de Fleming foi vendida a uma empresa farmacêutica em 1996 por £ 23 mil musee-afrappier.qc.ca http://farm4.static.flickr.com/3268/2902232380_88e96dee32.jpg

16. Introdução

17. Introdução

18. Definição e características Nutrição: heterotróficos absortivos produzindo enzimas hidrolíticas Estado vegetativo: no substrato com micélio estático Parede celular: normalmente presente com glucanas e quitina Estado nuclear: eucariótico, uni ou multinucleado, o talo sendo homo- ou heterocariótico, haplóide, dicariótico ou diplóide Ciclo de vida: simples, mas usualmente complexo Reprodução: pode ser sexual (fusão nuclear e meiose) e/ou parassexual (fusão nuclear seguida de de- diploidização) e/ou assexual (divisão mitótica) Propágulos: esporos microscópicos, móveis em alguns grupos Esporocarpos: micro- a macroscópicos, com diferentes formas Habitat: presentes em quase todos os ambientes Ecologia: saprotróficos, simbiontes, parasitas, hiperparasitas Distribuição: cosmopolita

19. Estrutura somática Hifas Unicelulares Hifa Micélio (conjunto de hifas)

20. Estrutura somática * hifas septadas * hifas desprovidas de septos: micélio cenocítico Hifa cenocítica Septo

21. Parede celular en.wikipedia.org

22. Parede celular quitina quitosana en.wikipedia.org

23. Parede celular Fonte: Webster &Weber, 2007 (modificado)

24. Extensão hifal • Crescimento das hifas: apical, mediada por organelas especiais denominadas quitosomos (vesículas secretórias e microvesículas) • Microvesículas contêm enzimas: • Quitina sintase – necessita ser ativada por uma protease • Glucana sintetase – necessita ser ativada pela guanosina trifosfato (GTP) • Enzimas líticas (glucanases, quitinases, etc.) Em Neurospora crassa (Ascomycota), 38.000 vesículas se fundem a membrana em formação por minuto Adaptado de Deacon (1997)

25. Extensão hifal Modelo do crescimento apical. G = Golgi; V = vesiculas; M = microtubulos. Modificado de Deacon (1997). • The apical vesicles that make up the Spitzenkörper are thought to be produced from Golgi bodies and then transported to the tip by elements of the cytoskeleton - perhaps the microtubules, actin microfilaments and motor proteins like myosin. • The vesicles fuse with the plasma membrane at the tip, and release their contents. These contents almost certainly differ in the different types of vesicle, but are thought to include: • enzymes involved in wall synthesis, • enzymes involved in wall lysis, • enzyme activators, • some preformed wall polymers such as mannoproteins, although most wall polymers are synthesised in situ at the tip. • The wall is thin and thought to be structurally weak at the extreme tip, enabling new wall materials to be inserted. So the structural integrity of the hyphal tip might depend on the "actin cap" - a meshwork of actin microfilaments. The wall is strengthened progressively behind the apex by cross-linking of wall polymers.

26. Extensão hifal Fig. A. Young region of a hypha, showing progressive changes in ultrastructural organisation behind the hyphal apex. The apex contains a Spitzenkörper (S). Behind this is a zone rich in mitochondria (M, the dark tubular structures), then a zone containing tubular vacuoles (light coloured) and nuclei (N). Fig. B. Part of a mature region of a hypha (the apex, not shown, is towards the right of the image) showing mitochondria (M), vacuoles (Va), Golgi bodies (G, seen as dark, ring-like structures) and longitudinally running microtubules (MT). Fig. C. Close-up of the Spitzenkörper - an accumulation of small, membrane-bound vesicles of different sizes and contents, surrounding a central, vesicle-free core. The hyphal plasma membrane is seen as a thin dark line immediately to the right of the Spitzenkörper; two thin wall layers are seen outside the plasma membrane Sclerotium rolfsii

27. Absorção de nutrientes • Sistema de canais (Sistema I) e porters(Sistema II) por poros protéicos na membrana • Força próton-motiva (1/3 de todo o ATP do organismo é usado para estabelecer esse mecanismo) Extraído de Webster & Weber, 2008

28. Organelas • Núcleos: pequenos e muito maleáveis • Mitocôndrias: forma de bastonetes com cristas achatadas • Ribossomos • Retículo endoplasmático • Complexo de Golgi • Citoesqueleto: tubulina e actina/miosina • Vacúolos • Microvesículas fungionline.org.uk

29. Tropismo • Quimiotropismo de esporos • Esporos que crescem em diferentes direções em função do substrato Tecido morto: esporo germina e cresce em direção a raiz Tecido vivo: esporo germina e cresce afastando-se da raiz Imagens de videotape (Allan et al., 1992).

30. Tropismo • Quimiotropismo sexual • Permitir tipos de acasalamento compatíveis de encontrarem-se • Hifas crescem umas em direção as outras fruto da produção de hormônios voláteis denominados ácidos trispóricos Tempo (minutos) Extraído de Gooday & Adams, 1993.

31. Características gerais • Temperaturas de crescimento • * ótima: 25-30ºC • * algumas espécies termófilas (> 50ºC) • * outras espécies psicrófilas (< 0ºC) • pH: 4-6 • Oxigênio • * aeróbios (maioria) • * anaeróbios facultativos: respiração e fermentação • * anaeróbios obrigatórios: fermentativos obrigatórios • Luz • * desnecessária para o crescimento somático • * pode ser importante para indução de estruturas reprodutivas • * orientação dos esporóforos para descarga dos esporos

32. Aspectos evolutivos • Divergiram a ± 900 Ma a 2,5 Ba (Berbee & Taylor, 2001) • Primeiros relatos no período Proterozoico (1000 – 570 Ma) – (Butterfield, 2005) • Formas terrestres no período Siluriano (438 – 408 Ma) • Associados a madeira em decomposição e a plantas (micorrizas) no período Devoniano (408 – 360 Ma) – (Taylor et al., 1992, 1999, 2005) • Diversidade aumentou consideravelmente no Paleozóico (320 – 286 Ma) Chytridios, Zygo e Ascomycota do Rhynie Chert (Devoniano)

33. Classificação Reino Fungi atual (com base nos estudos moleculares de Woese): grupo monofilético

34. Classificação do Reino Fungi R.T. Moore (1980)

35. Classificação do Reino Fungi R.T. Moore (1980)

36. Classificação do Reino Fungi R.T. Moore (1980) Classificação proposta por Hibbett et al (2007): Mycological Research NEOCALLIMASTIGOMYCOTA MICROSPORIDIA CHYTRIDIOMYCOTA BLASTOCLADIOMYCOTA GLOMEROMYCOTA BASIDIOYCOTA ASCOMYCOTA Lossofflagellum

37. Classificação do Reino Fungi R.T. Moore (1980)

38. Classificação do Reino Fungi R.T. Moore (1980) www.tolweb.org

40. Monoblepharidales Chytridiales Chytridiales Zygomycota Glomeromycota Blastocladiomycota Chytridiales Blastocladiomycota Basidiomycota Chytridiales Ascomycota Zygomycota Neocallimastigalles Spizellomycetales Glomeromycota Zygomycota

41. Filo Chytridiomycota M.J. Powell 2007 www.tolweb.org

42. Filo Chytridiomycota M.J. Powell 2007 • Características • Micélio cenocítico ou com pseudopodos • Parede celular composta de quitina e glucanas (poucas espécies tem celulose) • + de 100 gêneros e cerca de 1000 spp. • Reprodução assexuada por zoósporos formados em esporângios • Zoósporos são uninucleados e uniflagelados • Meiose zigótica conhecida • Organelas dos zoósporos • Pelo menos uma mitocôndria • Microtubulos • Reticulo endoplasmático • Um corpo lipídico grande • ou vários pequenos • Ribossomos • Partículas gama – armazenamento • de proteínas (quitina sintetase, p.ex.) zoósporos

43. Filo Chytridiomycota M.J. Powell 2007 • Características • Crescem em muitos substratos distintos • Ambientes aquáticos (doce/salgado) e terrestres (inclusive desertos) • Algumas espécies anaeróbicas (rúmen de animais – exemplo de spp. que são manipuladas geneticamente para melhorar a digestão de certos alimentos pelos ruminantes) • Vetor de muitas viroses de importância econômica • Decompõem queratina, celulose, quitina e hemicelulose http://www.davidlnelson.md/Cazadero/CazImages/Chytridiomycota.jpg

44. Filo Chytridiomycota M.J. Powell 2007 • Características • Patógenos de: • Plantas: vasculares, musgos, fitoplâncton • Animais: anfíbios, nematóides, ácaros, mosquitos, besouros • Algas: várias espécies • Protozoários: várias espécies • Fungos: outros chytridios, micorrizasarbusculares, e fungos dos filos Ascomycota e Basidiomycota http://blog.mycology.cornell.edu

45. Filo Chytridiomycota M.J. Powell 2007 • Características • Doenças de plantas: • Olpidiumbrassicae – podridão do repolho • Synchytriumendobioticum – doença negra do coração da batata

46. Filo Chytridiomycota M.J. Powell 2007 • Características • Patógenos de protozoários: • Usados para controle do • protozoário da malaria http://geographyblog.eu/wp/wp-content/uploads/2011/04/mosquito_malaria.jpg.png

47. Filo Chytridiomycota M.J. Powell 2007 • Características • Doenças de animais: • Batrachochytriumdendrobatidis– chytridiomicose em anfíbios esporângios zoósporos http://en.wikipedia.org/wiki/File:Chytridiomycosis.jpg

48. Filo Neocallimastigomycota M.J. Powell 2007 • Características • Apresenta uma única ordem: Neocallimastigales • São anaeróbicos obrigatórios do rúmen de animais herbívoros (penetram o substrato no rúmen e o degradam muito melhor que bactérias e protozoários) • Não tem mitocôndria • Vivem tanto em ambientes aquáticos quanto terrestres • São uniflagelados ou poliflagelados (c/ + de 10 flagelos) • Fazem fermentação ácida mekarn.org cgdc3.igmors.u-psud.fr

49. Filo Blastocladiomycota T.Y. James 2007 • Características: contêm uma única ordem (Blastocladiales) • Vivem tanto em ambientes aquáticos quanto terrestres • Formam esporos de parede espessa • Produzem zoósporos e planogametas (gametas móveis) com capa nuclear e um único flagelo • Normalmente são anaeróbicos facultativos • Algumas espécies produzem enzimas pécticas (degradação MO) • Em cultura produzem grandes quantidades de ácido lático • Algumas espécies são parasitas de mosquitos (controle biológico) • Gametas produzem feromonios de atração: sirenina ( ) e parisiona ( ) • Têm partículas gama (armazenamento de proteínas) • São saprófitas e parasitas de fungos, algas, plantas e invertebrados scielo.br mycokey.com

50. Filo Blastocladiomycota T.Y. James 2007 • Características • Doenças de animais: • Coelomomycesstegomyiae– desenvolve-se nas larvas do mosquito Stegomyiascutellaris(agente causador da febre amarela) • Também usado para controle da malaria h ttp://www.pnwfungi.org wn.com