Schleimpilz -
Slime mold

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Schillernder Schleimpilz, Diachea leucopodia . Berkeley, Kalifornien.
Fruchtkörper des Schleimpilzes Stemonitis fusca in Schottland
Fuligo septica , der Schleimpilz "Hundeerbrochenes"
Mycetozoa aus Ernst Haeckels 1904 Kunstformen der Natur ( Artforms of Nature )

Schleimpilz oder Schleimpilz ist ein informeller Name für verschiedene Arten von nicht verwandten eukaryotischen Organismen, die frei als Einzelzellen leben können, sich jedoch zu mehrzelligen Fortpflanzungsstrukturen zusammenschließen können. Schleimpilze wurden früher als Pilze eingestuft , gehören aber nicht mehr zu diesem Königreich . Obwohl sie keine einzige monophyletische Klade bilden , werden sie innerhalb der paraphyletischen Gruppe gruppiert, die als Königreich Protista bezeichnet wird .

Mehr als 900 Arten von Schleimpilzen kommen weltweit vor. Ihr allgemeiner Name bezieht sich auf einen Teil des Lebenszyklus einiger dieser Organismen, in dem sie als gallertartiger "Schleim" erscheinen können. Dies wird vor allem bei den Myxogastria beobachtet , die die einzigen makroskopischen Schleimpilze sind. Die meisten Schleimpilze sind kleiner als einige Zentimeter, einige Arten können jedoch Größen bis zu mehreren Quadratmetern und Massen bis zu 20 Kilogramm erreichen.

Viele Schleimpilze, hauptsächlich die "zellulären" Schleimpilze, verbringen nicht die meiste Zeit in diesem Zustand. Wenn Nahrung reichlich vorhanden ist, existieren diese Schleimpilze als einzellige Organismen. Wenn Nahrung knapp wird, sammeln sich viele dieser einzelligen Organismen und beginnen sich als ein einzelner Körper zu bewegen. In diesem Zustand reagieren sie empfindlich auf luftgetragene Chemikalien und können Nahrungsquellen erkennen. Sie können leicht die Form und Funktion von Teilen verändern und Stängel bilden, die Fruchtkörper produzieren, unzählige Sporen freisetzen, leicht genug, um vom Wind getragen zu werden oder auf vorbeiziehenden Tieren zu reiten.

Sie ernähren sich von Mikroorganismen , die in jeder Art von abgestorbenem Pflanzenmaterial leben. Sie tragen zur Zersetzung abgestorbener Pflanzen bei und ernähren sich von Bakterien , Hefen und Pilzen . Aus diesem Grund findet man Schleimpilze normalerweise in Erde , Rasen und auf dem Waldboden , häufig auf Laubbäumen . In tropischen Gebieten sind sie auch an Blütenständen und Früchten sowie in Luftsituationen (zB in Baumkronen) verbreitet. In städtischen Gebieten finden sie sich auf Mulch oder im Laubschimmel in Regenrinnen und wachsen auch in Klimaanlagen, insbesondere wenn der Abfluss verstopft ist.

Taxonomie

Ältere Klassifizierung

Schleimpilze sind als Gruppe polyphyletisch . Sie wurden ursprünglich durch das Unterkönigreich Gymnomycota im Fungi- Königreich vertreten und umfassten die nicht mehr existierenden Stämme Myxomycota , Acrasiomycota und Labyrinthulomycota . Schleimpilze werden nun auf mehrere Supergruppen aufgeteilt, von denen keine zum Königreich Fungi gehört.

Schleimpilze lassen sich im Allgemeinen in zwei Hauptgruppen einteilen.

  • Ein plasmodialer Schleimpilz ist in einer einzigen Membran ohne Wände eingeschlossen und ist eine große Zelle. Diese "Superzelle" (ein Synzytium ) ist im Wesentlichen ein Beutel Zytoplasma , der Tausende von einzelnen Kernen enthält. Siehe Heterokaryose .
  • Im Gegensatz dazu verbringen zelluläre Schleimpilze die meiste Zeit ihres Lebens als einzelne einzellige Protisten , aber wenn ein chemisches Signal abgesondert wird, fügen sie sich zu einem Cluster zusammen, der als ein Organismus fungiert.

Moderne Klassifizierung

. Mycetozoen umfassen die folgenden drei Gruppen:

Auch auf dieser Klassifikationsebene gibt es Konflikte, die gelöst werden müssen. Neuere molekulare Beweise zeigen, dass, während die ersten beiden Gruppen wahrscheinlich monophyletisch sind, die Protosteloide wahrscheinlich polyphyletisch sind. Aus diesem Grund versuchen Wissenschaftler derzeit, die Beziehungen zwischen diesen drei Gruppen zu verstehen.

Schleimpilz Trichia varia

Die am häufigsten anzutreffenden sind die Myxogastria . Ein häufiger Schleimpilz, der auf verrottenden Baumstämmen winzige braune Büschel bildet, ist Stemonitis . Eine andere Form, die in verrottenden Baumstämmen lebt und häufig in der Forschung verwendet wird, ist Physarum polycephalum . In Baumstämmen sieht es aus wie ein schleimiges Geflecht aus gelben Fäden, das bis zu einigen Fuß groß ist. Fuligo bildet im Mulch gelbe Krusten.

Die Dictyosteliida – zelluläre Schleimpilze – sind entfernt mit den plasmodialen Schleimpilzen verwandt und haben eine ganz andere Lebensweise. Ihre Amöben bilden keine riesigen Coenozyten und bleiben individuell. Sie leben in ähnlichen Lebensräumen und ernähren sich von Mikroorganismen. Wenn die Nahrung aufgebraucht ist und sie bereit sind, Sporangien zu bilden, tun sie etwas radikal anderes. Sie geben Signalmoleküle an ihre Umgebung ab, über die sie sich finden und Schwärme bilden. Diese Amöben verbinden sich dann zu einem winzigen vielzelligen, schneckenähnlichen koordinierten Wesen, das an einen offenen beleuchteten Ort kriecht und zu einem Fruchtkörper heranwächst. Einige der Amöben werden zu Sporen, um die nächste Generation zu beginnen, aber einige der Amöben opfern sich, um zu einem toten Stiel zu werden, der die Sporen in die Luft hebt.

Die Protosteloide haben Charaktere, die zwischen den beiden vorherigen Gruppen liegen, aber sie sind viel kleiner, die Fruchtkörper bilden nur eine bis wenige Sporen .

Nicht-Amöbozoen-Schleimpilze umfassen:

Gruppierung Gattungen Morphologie
Amoebozoa  >  Conosa  >  Mycetozoa

Klasse Myxogastria : Cribraria , Lycogala , Tubifera , Echinostelium , Fuligo , Lepidoderma , Physarum , Comatricha , Stemonitis , Arcyria , Trichia

Syncytiale oder plasmodiale Schleimpilze

Klasse Dictyostelia : Dictyostelium , Polysphondylium , Acytostelium

Zellschleimpilze

Klasse Protostelia : Planoprotostelium , Protostelium , Ceratiomyxa

Zwischen Myxomyceten und Dictyosteliden, aber viel kleiner, die Fruchtkörper bilden nur eine bis wenige Sporen.
Rhizaria  >  Cercozoa  >  Endomyxa  >  Phytomyxea Lignieria , Membranosorus , Octomyxa , Phagomyxa , Plasmodiophora , Polymyxa , Sorodiscus , Sorosphaera , Spongospora , Tetramyxa , Woronina Parasitäre Protisten, die Kohlkeulenwurzelkrankheit und pulvrige Schorfknollenkrankheit verursachen können. Sie bilden Coenozyten, sind aber innere Parasiten von Pflanzen.
Excavata  >  Percolozoa  >  Heterolobosea  >  Acrasida Akrasis Zelluläre Schleimpilze, die einen ähnlichen Lebensstil wie Dictyosteliden haben, aber ihre Amöben verhalten sich anders und haben eruptive Pseudopodien.
Halvaria  >  Heterokontophyta  >  Labyrinthulomyceten Bestellen Labyrinthulida : Labyrinthulids , Labyrinthula , Thraustochytrides , Aplanochytrium , Labyrinthuloides , Japonochytrium , Schizochytrium , Thraustochytrium , Ulkenia , Diplophryids , Diplophrys Schleimnetze, die marin sind und labyrinthartige Netze von Röhren bilden, in denen sich Amöben ohne Pseudopodien bewegen können.
Opisthokonta  >  Holomycota  >  Fonticulida Fonticula Zellulärer Schleimpilz, der einen Fruchtkörper in „Vulkan“-Form bildet.

Lebenszyklus

Schleimpilz wächst aus einem Behälter mit nassem Papier

Schleimpilze beginnen , das Leben als Amöbe -ähnliche Zellen . Diese einzelligen Amöben sind gewöhnlich haploid und ernähren sich von Bakterien . Diese Amöben können sich paaren, wenn sie auf den richtigen Paarungstyp treffen und Zygoten bilden , die dann zu Plasmodien heranwachsen . Diese enthalten viele Kerne ohne Zellmembranen dazwischen und können metergroß werden. Die Art Fuligo septica wird oft als schleimiges gelbes Netzwerk in und auf faulenden Stämmen gesehen. Die Amöben und die Plasmodien verschlingen Mikroorganismen. Das Plasmodium wächst zu einem vernetzten Netzwerk von protoplasmatischen Strängen.

Innerhalb jedes protoplasmatischen Strangs strömt der zytoplasmatische Inhalt schnell. Wenn ein Strang etwa 50 Sekunden lang sorgfältig beobachtet wird, kann man sehen, wie sich das Zytoplasma verlangsamt, stoppt und dann seine Richtung umkehrt. Das strömende Protoplasma innerhalb eines plasmodialen Strangs kann Geschwindigkeiten von bis zu 1,35 mm pro Sekunde erreichen, was die schnellste Geschwindigkeit ist, die für jeden Mikroorganismus gemessen wurde. Die Migration des Plasmodiums wird erreicht, wenn mehr Protoplasma zu vorrückenden Bereichen strömt und Protoplasma aus hinteren Bereichen abgezogen wird. Wenn das Nahrungsangebot nachlässt, wandert das Plasmodium an die Oberfläche seines Substrats und verwandelt sich in starre Fruchtkörper. Die Fruchtkörper oder Sporangien sind das, was häufig zu sehen ist. Sie sehen oberflächlich wie Pilze oder Schimmelpilze aus, sind aber nicht mit den echten Pilzen verwandt. Diese Sporangien setzen dann Sporen frei, die zu Amöben schlüpfen, um den Lebenszyklus erneut zu beginnen.

Physarum polycephalum

Fortpflanzung von Physarum polycephalum

Schleimpilze sind isogame Organismen, was bedeutet, dass ihre Fortpflanzungszellen alle gleich groß sind. Es gibt heute über 900 Arten von Schleimpilzen. Physarum polycephalum ist eine Spezies , die drei Reproduktions hat Gene - mat A, mat B und Matte C. Die ersten beiden Typen haben dreizehn separaten Variationen. Mat C hat jedoch nur drei Variationen. Jeder reproduktiv ausgereifte Schleimpilz enthält zwei Kopien von jedem der drei Fortpflanzungsgene. Wenn Physarum polycephalum bereit ist, seine Fortpflanzungszellen zu bilden, wächst eine bauchige Erweiterung seines Körpers, um sie aufzunehmen. Jede Zelle wird mit einer zufälligen Kombination der Gene erstellt, die der Schleimpilz in seinem Genom enthält . Daher kann es Zellen mit bis zu acht verschiedenen Gentypen erzeugen. Sobald diese Zellen freigesetzt wurden, sind sie unabhängig und haben die Aufgabe, eine andere Zelle zu finden, mit der sie fusionieren kann. Andere Physarum polycephalum können verschiedene Kombinationen der Mat A-, Mat B- und Mat C-Gene enthalten, was über 500 mögliche Variationen ermöglicht. Für Organismen mit dieser Art von Fortpflanzungszellen ist es von Vorteil, viele Paarungstypen zu haben, da die Wahrscheinlichkeit, dass die Zellen einen Partner finden, stark erhöht ist. Gleichzeitig wird das Inzuchtrisiko drastisch reduziert.

Reproduktion von Dictyostelium discoideum

Dictyostelium discoideum ist eine weitere Schleimpilzart, die viele verschiedene Paarungsarten hat. Wenn dieser Organismus in das Stadium der Reproduktion eingetreten ist, setzt er einen Lockstoff namens Acrasin frei . Acrasin besteht aus zyklischem Adenosinmonophosphat oder zyklischem AMP. Zyklisches AMP ist entscheidend für die Weitergabe von Hormonsignalen zwischen Fortpflanzungszellen. Wenn es an der Zeit ist, dass die Zellen verschmelzen, hat Dictyostelium discoideum eigene Paarungstypen, die bestimmen, welche Zellen miteinander kompatibel sind. Dazu gehören NC-4, WS 582, WS 583, WS 584, WS 5-1, WS 7, WS 10, WS 11-1, WS 28-1, WS 57-6 und WS 112b. Eine wissenschaftliche Studie zeigte die Kompatibilität dieser elf Paarungsarten von Dictyostelium discoideum durch Überwachung der Bildung von Makrozysten. Zum Beispiel ist WS 583 sehr kompatibel mit WS 582, aber nicht NC-4. Daraus wurde geschlossen, dass ein Zellkontakt zwischen den kompatiblen Paarungstypen stattfinden muss, bevor sich Makrozysten bilden können.

Plasmodien

Die mittlere sporangiale Phase von Enteridium lycoperdon auf einem bemoosten Baumstamm.

Bei Myxogastria tritt der plasmodiale Teil des Lebenszyklus nur nach Syngamie auf , das ist die Verschmelzung von Zytoplasma und Kernen von Myxoamoebae oder Schwarmzellen. Die diploide Zygote wird durch mehrere Kernteilungen ohne weitere Zellteilung zu einem vielkernigen Plasmodium. Myxomyceten-Plasmodien sind mehrkernige Protoplasmamassen , die sich durch zytoplasmatische Strömung bewegen. Damit sich das Plasmodium bewegen kann, muss das Zytoplasma vom nacheilenden Ende zur Vorderkante umgelenkt werden. Dieser Prozess führt dazu, dass das Plasmodium in fächerartigen Fronten vorrückt. Während es sich bewegt, gewinnt Plasmodium auch Nährstoffe durch die Phagozytose von Bakterien und kleinen Stücken organischer Substanz.

Das Plasmodium hat auch die Fähigkeit, separate Plasmodien zu unterteilen und zu bilden. Umgekehrt können getrennte Plasmodien, die genetisch ähnlich und kompatibel sind, miteinander verschmelzen, um ein größeres Plasmodium zu bilden. Wenn die Bedingungen trocken werden, bildet das Plasmodium ein Sklerotium, im Wesentlichen einen trockenen und ruhenden Zustand. Werden die Bedingungen wieder feucht, nimmt das Sklerotium Wasser auf und ein aktives Plasmodium wird wiederhergestellt. Wenn das Nahrungsangebot nachlässt, tritt das Myxomyceten-Plasmodium in die nächste Phase seines Lebenszyklus ein und bildet haploide Sporen , oft in einem wohldefinierten Sporangium oder einer anderen sporentragenden Struktur.

Verhalten

Wenn eine Schleimpilzmasse oder ein Hügel physisch getrennt wird, finden die Zellen ihren Weg zurück, um sich wieder zu vereinen. Studien an Physarum polycephalum haben sogar die Fähigkeit gezeigt, periodisch ungünstige Bedingungen in Laborexperimenten zu lernen und vorherzusagen. John Tyler Bonner , ein Ökologieprofessor, der für seine Studien über Schleimpilze bekannt ist, argumentiert, dass sie "nicht mehr als eine Tüte Amöben sind, die in eine dünne Schleimhülle eingehüllt sind, aber sie schaffen es, verschiedene Verhaltensweisen zu zeigen, die denen von Tieren entsprechen, die Muskeln und Nerven mit Ganglien besitzen – also einfache Gehirne."

Atsushi Tero von der Hokkaido University züchtete Physarum in einer flachen, nassen Schale und platzierte die Form in einer zentralen Position, die Tokio und die umgebenden Haferflocken darstellt, entsprechend den Standorten anderer Großstädte im Großraum Tokio. Da Physarum helles Licht vermeidet, wurde Licht verwendet, um Berge, Wasser und andere Hindernisse in der Schüssel zu simulieren. Der Schimmelpilz füllte den Raum zunächst dicht mit Plasmodien und verdünnte dann das Netzwerk, um sich auf effizient verbundene Zweige zu konzentrieren. Das Netz ähnelte auffallend dem Eisenbahnsystem Tokios.

Schleimpilz Physarum polycephalum wurde auch von Andrew Adamatzky von der University of the West of England und seinen Kollegen weltweit in experimentellen Labor-Annäherungen von Autobahnnetzen von 14 geografischen Gebieten verwendet: Australien, Afrika, Belgien, Brasilien, Kanada, China, Deutschland, Iberia, Italien, Malaysia, Mexiko, Niederlande, Großbritannien und USA.

Siehe auch

Verweise