наука
текст: Евгений Дунаев
фото: Евгений Дунаев, Николай Котеленец, Елена Шерехора

Грибы: союзники и враги

Грибы: союзники и враги
Грибы: союзники и враги
Отправляясь в лес за грибами, мы даже не представляем, что это за организмы такие — грибы. Конечно, трудно найти человека, который не знает подосиновика, рыжика или свинушки. Но грибное царство далеко не исчерпывается столь стандартными представителями
Более того, нам даже в голову не приходит, какую колоссальную роль играют представители этого царства в нашей жизни. Не проходит и дня, чтобы мы не воспользовались результатами их «профессиональной» деятельности.
Вездесущие грибы
Современная наука о грибах (микология) насчитывает более 100 000 видов грибов, но специалисты полагают, что ученым столько же их неизвестно, в основном среди микроскопических организмов. Генетики считают, что со временем число видов грибов может возрасти до 1,5 миллиона, а это почти столько же, сколько сейчас животных на планете, и в 4 раза больше количества видов современных растений.
Грибы обитают в лесах и степях, в высокогорьях и даже пустынях, их можно найти не только на суше, но и в воде и даже воздухе. Их споры поднимаются на высоту 30 км. На уровне около 2,5 км споры ржавчинных грибов перелетают на несколько тысяч километров. В воздухе они создают аэрозоли, накапливая вокруг себя влагу, которая может проливаться ливневыми дождями!
1-DSC_9163_41ЕАД_.jpg
Сейчас уже понятно, что разные группы грибов произошли от различных простейших. Более того, некоторые традиционно «грибные» организмы теперь вообще не относят к грибам: например, оомицеты (водные плесени) и плазмодиофоровые — паразиты капусты, свеклы и клубней картофеля. Миксомицеты, изображенные на фотографии, тоже раньше относили к грибоподобным организмам, потому что у них на одной из стадий жизненного цикла формировались плодовые тела
Смущать и приводить в отчаяние исследователей
Первые упоминания о грибах появились еще в IV веке до нашей эры в работах знаменитого натуралиста и естествоиспытателя Аристотеля. А его ученик Теофраст (372–288 гг. до н. э.) описал свой­ства популярных в то время шампиньонов, трюфелей и сморчков.
И хотя грибы издавна привлекали внимание людей, ученые долгое время не могли решить проблему, куда их относить — к животным или растениям. Происхождение их тоже представлялось достаточно туманным. Некоторые натуралисты древности связывали появление грибов с ударами молний, воздействием росы, результатом сгущения земных испарений или гниющих веществ. Ботаник Неккер считал, например, что грибы являются продуктами выделения тканей растений. Он полагал, что эти организмы стоят ближе к минералам, чем к растениям. Карл Линней, напротив, находил в них сходство с гидроидными полипами (кишечнополостными животными, родственниками морских медуз). Известный ботаник Парижского ботанического сада Антуан Жюссье в XVII веке объединил грибы со мхами, водорослями и папоротниками, придав им несколько противоречивое, на современный взгляд, определение — «травы и кустарники без цветов и плодов». Но не стоит сильно удивляться фантазиям ученых, ведь их знания о грибах несравнимы с нашими. Ситуация действительно оказалась тогда настолько запутанной, что крупный французский ботаник прошлого Себастьян Вайан (1669–1722) как-­то даже обмолвился: «Грибы — это изобретение дьявола, придуманное им для того, чтобы нарушать гармонию остальной природы, смущать и приводить в отчаяние исследователей».
2_DSC3839.jpg
Грибы — животные или растения?
Микологи установили, что настоящим грибам свой­ственны признаки и животного, и растительного царств. В качестве питательного вещества грибы, как и животные, запасают не крахмал, а гликоген и выделяют мочевину (!), а их клеточные оболочки содержат тот самый хитин, который у насекомых, ракообразных и некоторых других животных образует мощный поверхностный «панцирь», покрывающий их тело. С растениями грибы роднит относительная неподвижность, неограниченный рост вегетативного тела и способ питания — они всасывают питательные вещества, а не захватывают пищу, хотя, конечно, и из этого правила есть исключения. Вот такие грибы особенные. По своему строению грибы ближе к животным, чем к растениям. Но при этом их объединяет, как правило, наличие грибницы (мицелия), живущей в грунте, а появляющиеся над его поверхностью плодовые тела служат для формирования и распространения спор.
1-stemonitis0009NK.jpg
Рекордсмены роста
Нити мицелия растут быстро. Один гриб, например, за 24 часа может образовать грибницу общей длиной более 1 км. Человеческому воображению такое даже трудно представить. Но это предельные показатели. В культуре в среднем их рост не превышает 2–3 см в сутки. В природных условиях рост мицелия в норме еще более медленный: у шляпочных грибов, скажем, составляет 10–20, реже 30–50 см в год.
Масса грибницы одних лишь макромицетов (тех грибов, которых мы видим невооруженным взглядом — без микроскопа) в подмосковном ельнике с примесью березы и дуба только лишь в верхних двадцати ее сантиметрах составляет 2,5–5 т на 1 га, что превосходит массу мхов и трав на той же площади. Так что, каким бы густым ни был травяной покров в лесу, грибов в нем все равно больше, только вот их гифы (нити грибницы) для нас — невидимки; ведь основная часть этих сетей и сплетений расположена в почве.
3_DSC9382_.jpg
Высушенное и пролежавшее таким два с половиной года плодовое тело трутовика-­щелелистника (Schizophyllum commune) сохранило способность производить споры после трехнедельного пребывания при температуре –190 °C. Чем не факт для грибной книги рекордов!
Гриб-­монстр
Самый большой гриб на земле растет в штате Орегон на тихоокеанском побережье США. Этому гиганту 2400 лет, он занимает пространство в 900 гектаров и весит 600 тонн, а самое невероятное то, что гриб-­монстр — обыкновенный опенок! Точнее, это медовый гриб (Armillaria ostoyae) из того же семейства, что и опенок. Он не только самый большой гриб на свете, но еще и самый большой живой организм, когда-либо открытый на земле. Словом, абсолютный рекордсмен по гигантизму! Основная часть орегонского монстра — грибница — скрыта под землей на глубине метра. На поверхности почвы гриб представлен плодовыми телами, которые достигают всего 12 см в высоту.
А вот продолжительность жизни грибницы у разных грибов различна: у одних мицелий отмирает, после образования спор, в тот же год, а у других он существует много лет. Многолетний мицелий чаще всего отмечается у трутовиков (обычно растут на стволах деревьев) и у шляпочных грибов, его возраст может достигать 10–25 лет, хотя в некоторых местах были обнаружены грибницы возраста до 500–650 лет.
9-DSC_3976.jpg
Грибы в карандашах и метро
Как могут быть связаны грибы и карандаши? Представить это не так просто. Тем не менее фермент, полученный из опенка, растущего на буке, используют для приготовления так называемой микодревесины, из которой делают карандаши, линейки, лекала и т. д. Микодревесина применяется для шлифовки металлических деталей как тепло- и звукоизоляционный материал.
Ферменты букового опенка стали использовать для получения специальной древесины, которая легко пропитывается различными растворами и становится в несколько раз легче. Такая древесина, используемая в стеклодувной промышленности, служит на 15 лет дольше. Более того, древесина клена, пораженная одним из видов трутовиков на начальной стадии разложения, идет на производство музыкальных инструментов (балалаек и гитар). Даже здесь не обошлось без грибов! После шлифовки и полировки такая древесина приобретает ажурный рисунок с разводами. В Англии древесину крушины после подобной обработки называют ситцевой и применяют для изготовления дорогих поделок (шкатулок, сувениров). А разводы древесины, получившиеся в результате деятельности трутовика щетинистоволосого (Inonotus hispidus), можно увидеть даже на облицовке эскалаторов некоторых станций Московского метрополитена.
4-DSC_8741.jpg
Не менее удивительное применение находилось и другим трутовикам. Из настоящего (Fomes fomentarius) изготовляли шляпы, сумочки и даже перчатки. Вместе с окаймленным (Fomitopsis pinicola) и плоским (Ganoderma liepsiense) трутовиками он шел на производство пробок для бутылок и химической посуды. А из березового трутовика (Piptoporus betulinus) получали знакомый всем художникам рисовальный уголь
С грибом против комара
Из грибов созданы препараты для уничтожения вредных насекомых (боверин) и почвенных вредителей растений (триходермин). В Калифорнии и в Подмосковье успешно применяли препараты из несовершенного гриба боверия бассиана (Beauveria bassiana) в борьбе с назойливыми комарами обыкновенными (Culex pipiens, теми самыми кусаками, которые назойливо пищат над ухом по вечерам), а его родственников (виды рода Aschersonia) — c белокрылкой (Dialeurodes citri) в цитрусовых районах Аджарии.
С помощью грибов борются с сорняками на полях растений, культивируемых людьми. Этот метод биологической борьбы, предложенный еще в 1883 г., сейчас используется достаточно широко. В России первые опыты по борьбе грибов с жуками — вредителями сельскохозяйственных культур — провел известный зоолог профессор Новороссийского университета Илья Ильич Мечников, но политические события того времени не дали ему возможности продолжить эту работу.
6_DSC7075.jpg
Прожил бы человек без грибов?
Вопрос риторический, и если отвечать на него формально, то, конечно бы, прожил, но что это была бы за жизнь… Ведь грибы приносят человеку немало пользы. Издавна в хлебопечении и виноделии применялись грибные дрожжи. Причем для каждой процедуры — свои: в пекарском деле — пекарские (Saccharomyces cerevisae), в пивоварении — пивные (S. calsbergensis, S. uvarum). Применение дрожжей для изготовления алкогольных напитков из соков, фруктов и ягод, а также из зерен злаков практиковали еще древние египтяне за 6000 лет до н. э. А в XIV–XV веках в России монахи уже выращивали дрожжи специально для продажи. Это приносило продавцам немалые доходы. Для получения спирта из клубней картофеля используют другие грибы — мукоровые зигомицеты. В изготовлении сакэ принимает участие аспергилл (Aspergillus oryzae), дающий амилазу, которая осахаривает рисовый крахмал, после чего начинается спиртовое брожение с помощью дрожжей.
7-DSC_2245.jpg
Алкоголь, хлеб и сыр
Роль грибов для приготовления алкогольных напитков установил основоположник микробиологии Луи Пастер в 1866–1867 гг. Он доказал, что с помощью дрожжей сахар в процессе сбраживания превращается в спирт. Предложенный Пастером метод сохранения вина путем его нагревания был назван пастеризацией. Способ этот оказался во многом универсален, а термин так прочно вошел в наш быт, что, даже покупая в магазине молоко, на пакете мы видим слово, производное от его имени.
В Древнем Египте во втором тысячелетии до н. э. возник способ приготовления хлеба из кислого дрожжевого теста.
Используют грибы и для изготовления сыров. Споры пеницилл рокфоровых (Penicillium roquefortii) грибков, попавшие в рыхло спрессованный творог, развиваются между сырными зернами, где они без труда переносят очень низкое содержание кислорода. Так, с помощью пеницилловой плесени изготавливают знаменитые сыры «Рокфор» во Франции, «Горгонзолу» в Северной Италии, «Стилтон» в Англии. В Европе получили широкое признание и сыры с шампиньоновым привкусом («Бри», «Камамбер»). Создательнице последнего (Марии Арель) в Нормандии даже поставили памятник в 1791 г. Истинными же ваятелями этих сыров являются голубая (Penicillium camamberti) и белая (P. caseicolum) плесени.
5_DSC7076.jpg
Арсенал полезных ферментов грибов-­продуцентов не так давно пополнил руссулин, выделенный из самой обычной сыроежки. Он нашел широкое применение при изготовлении целого ряда различных сыров (особенно твердых), заменив дефицитный препарат реннин, или сычужный фермент, получаемый из желудков телят
Живая аптека
Постоянное применение в пищу шампиньона (Agaricus bisporus) способствует понижению кровяного давления, усилению лактации у кормящих матерей, улучшению общего состояния. Из этого гриба получают антиаллергенные препараты.
А такой гриб, как рыжик (Lactarius deliciosus), подавляет развитие туберкулезной палочки и помогает при лечении болезни обмена веществ (витилиго) из-­за наличия в этом грибе фермента тирозиназы.
Любимый грибниками осенний опенок (Armillariella mellea) при постоянном употреблении способствует исчезновению ночной слепоты, сухости кожи и усилению устойчивости к респираторным заболеваниям. Кроме того, он лечит болезни ног и суставов, эпилепсию, рахит, используется как слабительное для стимуляции деятельности кишечника.
9-DSC_2276.jpg
Гриб спящего Будды
О лекарственных свой­ствах съедобного гриба шиитаке (Lentinus edodes) и его способности продлевать жизнь знали в Китае уже в эпоху династии Синг (Sung) (960–1127 гг.). Этот гриб называли императорским грибом, «эликсиром жизни». Он известен в мире еще под одним названием — гриб спящего Будды. В древней Японии при выращивании гриба на каштановых чурбаках монахи особыми деревянными молотками постукивали по ним с единственной целью разбудить «спящий мицелий», а также самого Будду, чтобы он не забыл вложить особые целебные свой­ства в шиитаке. Сейчас более 40 стран закупают в Японии и Китае шиитаке.
Шиитаке содержит полисахарид (лентинан), который укрепляет иммунную систему за счет увеличения продукции Т‑лимфоцитов. Этот гриб содержит 18 аминокислот, богат витаминами группы В, в особенности тиамином, рибофлавином, ниацином. Он является также источником витамина D. Уже в наше время обнаружились и другие свой­ства шиитаке: он очищает организм, повышает иммунитет, защищает от неблагоприятных воздействий окружающей среды, в частности от радиации. Этими свой­ствами шиитаке японцы воспользовались после ядерной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки.
8-IMG_20201015_131120Шерехора.jpg
Культивируемые грибы вешенка обыкновенная (Pleurotus ostreatus) и вешенка легочная (Pleurotus pulmonarius) не только вкусные, но и полезные. Они обладают способностью выводить из организма человека и животных радиоактивные элементы, способствуют предупреждению и лечению гепатита, холецистита, язвы желудка, радикально снижают количество холестерина в крови, предупреждая тем самым развитие атеросклероза, помогают нормализовать давление как у гипертоников, так и у гипотоников. Совсем недавно установлено, что вешенка при определенных условиях оказывает противоопухолевое действие и улучшает иммунную систему организма
Продукты жизнедеятельности
Используют, однако, не только сами грибы и их химические компоненты, но даже и продукты жизнедеятельности грибов (например, пенициллин и стрептомицин). С их лечебным действием столкнулись многие из вас. Лекарственные препараты из продуктов обмена этих грибов действуют на гнойные бактерии, вызывающие газовую гангрену, раневые инфекции, остеомиелит, менингит, эндокардит, перитонит. А известны они нам под обобщенным названием антибиотики. Важнейшее их свой­ство — избирательность действия: они действуют на одни организмы и безвредны для других. Сейчас получены многочисленные препараты, которые подавляют рост болезнетворных микробов, но не токсичны для человека и животных — цефалоспорин, тетрациклин и др.
Рыжик известен своим антибиотиком лактаровиолином, который обладает свой­ствами антиоксиданта. А из шампиньона обыкновенного (Agaricus campestris) индийскими учеными-­фармакологами получено вещество кампестрин, которое губительно действует на золотистый стафилококк, тифозную и паратифозную палочки. Источниками антибиотических веществ являются и лисички, зеленушки, груздь синеющий, свинушки, луговые опята, горькушка и другие шляпочные.
10_DSC3892.jpg
Грибы-­вредители
Зачастую грибы наносят ощутимый вред людям, и это еще мягко сказано. Многие из них развиваются на промышленных материалах: они портят нефтепродукты (масла, лаки, краски), оптику, наипрочнейшие канаты. Есть гриб, который развивается на керосине, креозоте, дизельных топливах, различных смазках. Это — керосиновый гриб, или кладоспориум смолистый (Cladosporium resinosum). Грибы вызывают коррозию металлов; разрушают картины и книги, используя для питания клей, ткани, краску, бумагу. Двести видов грибов вредят книгохранилищам. Из-­за их деятельности прочность бумаги может снижаться на 50%. Пораженную грибом толстенную книгу можно без труда проткнуть пальцем.
А сколько грибов освоили пищевые продукты (хлеб, сыры, варенье и т. д.). И куда только не забираются грибы, распространяя свою вредоносную деятельность! Дейтеромицет кладоспориум (Cladosporium herbarum), например, поражает мясо даже в холодильнике при температуре –6 °C. А при обычных температурах в природе, как и большинство его сородичей, он образует бархатис­тую оливково-­коричневую или черную плесень на многих растительных культурах (на пшенице, ржи, ячмене, овсе, горохе, фасоли, бобах, сое, капусте и др.).
Трутовик настоящий (Fomes fomentarius) имел в старину большое значение. Гриб вымачивали в растворе селитры, высушивали и использовали для разжигания огня. Искра, попавшая на трутовик, не гасла сразу, а вызывала его медленное горение. Подкладывая различный легковоспламеняющийся материал, можно было получить постоянный сильный огонь. Таким образом, можно говорить о происхождении спичек и зажигалок
Пожиратели растений
Наука о болезнях растений получила название фитопатология. Ее серьезное развитие началось лишь с первой половины XIX века, когда была доказана инфекционная природа многих болезней растений и установлено, что они вызываются грибами, а также выявлены циклы развития этих возбудителей.
Очень серьезный ущерб принес микроскопический грибок Cochliobolus miyabeanus (раньше он был известен под названием Helminthosporium oryzae), уничтоживший в 1943 г. в Бенгалии (Индия) посевы риса. Это привело к голоду местных жителей, продолжавшемуся в течение нескольких месяцев и унесшему около двух миллионов жизней. Во время Второй мировой вой­ны США даже собирались использовать его против Японии в качестве биологического оружия.
Ежегодные потери урожая от грибной ржавчины равны 10% мирового производства зерна. Можно представить себе, что это за цифра, если за один год в трех штатах США убытки от ржавчинных грибов составили почти 8 млн тонн урожая пшеницы.
Огромный ущерб грибы наносят лесному хозяйству, поражая растущие деревья. Убытки от корневой губки (Heterobasidion annosus), например, в Западной Европе составляют 15–20 млн долларов, а в США — 300 млн долларов ежегодно. Известный отечественный миколог в 40-х годах ХХ века Л. И. Курсанов отмечал, что стоимость разрушений грибами в России исчисляется миллиардами руб­лей. А сегодня эти цифры, пожалуй, подсчету не поддаются.
Патогенные (болезнетворные) грибы служат причиной различных заболеваний домашних животных, наносят ущерб рыбному хозяйству, пчеловодству. Многие из них вредят здоровью людей. Известны, к примеру, возбудители кожных микозов, поражения волос, ногтей, легких, глаз.
10-DSC_9019.jpg
Пьяный хлеб
Один из микотоксинов вызывает заболевание, которое раньше именовали «пьяным хлебом». Гриб рода Fusarium поражает зерна злаков, и употребление хлеба из них приводит к состоянию, близкому к опьянению. Это сопровождается головокружением, тошнотой; известны даже смертельные случаи. Грибами этого рода (в частности, Fusarium graminearum, F. sporotrichiella) продуцируется более 40 трихотеценовых микотоксинов. Отравление носит не только иммунодепрессивный, но и дермотоксичный (повреждение эпителия кожи), геморрагический, нейротоксичный и лейкопенический (снижение числа лейкоцитов) характер.
Рассказывать о грибах можно бесконечно. Однако надеюсь, что, отправляясь теперь в лес за грибами, вы вспомните, что это не только полезный продукт, но и чрезвычайно оригинальный организм.

наука