الفطريات أحادية الخلية: الوظائف ، الاستخدامات ، التكاثر

تتكون الفطريات أحادية الخلية من خلية واحدة وخمائر ، وجميع أنواع الفطريات الأخرى متعددة الخلايا. الخمائر هي أعضاء وحيدة الخلية من الفطريات وتوجد عادة في الخميرة والخميرة والبيرة.

وهي تعتبر واحدة من الكائنات المستأنسة الأولى المعروفة للإنسان ويمكن العثور عليها بشكل طبيعي في جلود بعض الثمار الناضجة.

الخميرة صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بشكل منفرد بالعين المجردة ، ولكن يمكن رؤيتها في مجموعات كبيرة من الفواكه والأوراق كمسحوق أبيض. بعض الخمائر خفيفة إلى مسببات الأمراض الخطيرة للإنسان والحيوانات الأخرى ، وخاصة المبيضات البيضاء ، الهستوبلازما والأورام الموضعية .

ككائن وحيد الخلية ، تصبح خلايا الخميرة مستعمرات بسرعة ، وغالبًا ما تضاعف حجم السكان بين 75 دقيقة إلى ساعتين. بالإضافة إلى ذلك ، فهي كائنات حقيقية النواة لا يمكنها الحصول على احتياجاتها الغذائية عن طريق التمثيل الضوئي وتتطلب شكلاً مخفضًا من الكربون كمصدر للغذاء.

تلعب الخمائر دورًا مهمًا في الصناعة ، لا سيما في مجالات الطعام والبيرة. خميرة البيرة تحصل على اسمها من استخدامه كعامل تخمير في صناعة التخمير.

إن ثاني أكسيد الكربون المنتج أثناء عملية التخمير لـ Saccharomyces cerevisiae (في البيرة اللاتينية) ، هو أيضا عامل خميرة يستخدم بشكل متكرر في صناعة الخبز والسلع المخبوزة الأخرى.

وظيفة الفطريات وحيدة الخلية

للكائنات أحادية الخلية مجموعة متنوعة من الوظائف ، على الرغم من أنها تحتاج عمومًا إلى تجميع جميع العناصر الغذائية الضرورية حتى تنجو الخلية ، حيث يجب على الكائن الحي تنفيذ جميع العمليات حتى تعمل الخلية وتتكاثر.

وعادة ما تكون مقاومة لدرجات الحرارة القصوى ، وهذا يعني أنها قادرة على البقاء على قيد الحياة في درجات حرارة شديدة البرودة أو الساخنة.

الفطريات أحادية الخلية ، مثل الخميرة والعفن ، لها هدف. بالإضافة إلى استخدامه لصنع منتجات مخبوزة مثل الخبز وفي إنتاج البيرة والنبيذ ، فإنه يحتوي أيضًا على وظيفة مهمة تتمثل في تحلل المواد الميتة.

استنساخ

كما ذكرنا ، الخمائر كائنات حية حقيقية النواة. عادة ما يكون قطرها حوالي 0.075 مم (0.003 بوصة). تتكاثر معظم الخمائر بطريقة غير متجانسة في النبتة: يبرز نتوء صغير من خلية جذعية ، ويتوسع وينضج ويسقط.

تتكاثر بعض الخميرة عن طريق الانشطار ، وتنقسم الخلية الأم إلى خليتين متساويتين. Torula هو جنس من الخمائر البرية غير الكاملة ولا تشكل أبواغًا جنسية.

الموائل الطبيعية

تنتشر على نطاق واسع الخمائر في البرية مع مجموعة واسعة من الموائل. توجد عادة على أوراق النباتات والزهور والفواكه ، وكذلك على الأرض.

توجد أيضًا على سطح الجلد وفي المسالك المعوية للحيوانات ذوات الدم الحار ، حيث يمكن أن تعيش تكافليًا أو كطفيليات.

ما يسمى "عدوى الخميرة" عادة ما تسببه المبيضات البيض . بالإضافة إلى كونه العامل المسبب للعدوى المهبلية ، فإن المبيضات هي أيضًا سبب الطفح الجلدي وحفنة الفم والحلق.

الاستخدام التجاري

في الإنتاج التجاري ، يتم تغذية سلالات الخميرة المختارة بمحلول من الأملاح المعدنية ، دبس السكر ، والأمونيا. عندما يتوقف النمو ، يتم فصل الخميرة عن محلول المغذيات وغسلها وتعبئتها.

تُباع خميرة الخبز في كعك مضغوطة تحتوي على نشا أو مجففة في صورة حبيبية مخلوطة بدقيق الذرة.

يمكن أن تؤكل خميرة البيرة والخميرة الغذائية كمكمل غذائي لفيتامين. الخميرة التجارية عبارة عن 50٪ من البروتين وهي مصدر غني للفيتامينات B1 و B2 و النياسين وحمض الفوليك.

مصلحة علمية

الخميرة هي محور الدراسة للباحثين في جميع أنحاء العالم ، واليوم هناك الآلاف من المقالات العلمية.

هذا الاهتمام يرجع إلى حقيقة أن هذه الفطريات أحادية الخلية هي كائن ينمو بسرعة في قارورة ويمكن معالجة الحمض النووي الخاص بها بسهولة ، مما يوفر في الوقت نفسه رؤية للعمليات البيولوجية البشرية الأساسية ، بما في ذلك الأمراض.

علاوة على ذلك ، نظرًا لأنها كائنات أحادية الخلية ، فمن السهل دراستها ولديها تنظيم خلوي مماثل لتلك الموجودة في الكائنات الحية العليا والمتعددة الخلايا مثل البشر ، أي أنها تمتلك نواة وبالتالي فهي حقيقية النواة.

هذا التشابه في التنظيم الخلوي بين الخميرة و حقيقيات النوى العليا ، يترجم إلى أوجه التشابه في عملياتهم الخلوية الأساسية ، حتى أن الاكتشافات التي تمت في الخميرة غالبا ما توفر أدلة مباشرة أو غير مباشرة حول كيفية عمل العمليات البيولوجية في البشر

من ناحية أخرى ، تتكاثر الفطريات المفردة بسرعة ويسهل معالجتها وراثياً. هناك أيضًا طرق وخرائط جينية محددة جيدًا للخميرة أعطت الباحثين أول نظرة ثاقبة للجينوم وتنظيمه ، وكانت تتويجا للدراسات الجينية التي يعود تاريخها إلى النصف الأول من القرن العشرين.

في الواقع ، نظرًا لأن جين الخميرة متشابه في تسلسل الحمض النووي لجين بشري ، فإن المعلومات التي حصل عليها العلماء في دراساتهم قدمت أدلة قوية حول دور هذه الجينات في البشر.

الاكتشافات التاريخية

ويعتقد أن الخميرة قد استخدمت ككائنات دقيقة صناعية منذ آلاف السنين وأن المصريين القدماء استخدموا تخميرهم لرفع الخبز.

توجد حجارة طحن وغرف للخبز ورسومات يُعتقد أنها مخابز تعود إلى آلاف السنين ، وحتى الحفريات الأثرية اكتشفت الجرار المزعومة مع بقايا النبيذ.

وفقا للقصة ، تم تصور هذه الفطريات أحادية الخلية لأول مرة عدسات عالية الجودة في حوالي عام 1680 من قبل أنتوني فان ليووينهوك.

ومع ذلك ، فقد اعتقد أن هذه الكريات هي جزيئات من حبوب النشا المستخدمة لصنع المستحضر (المستخلص السائل المستخدم في التخمير) ، بدلاً من خلايا الخميرة للتخمير.

في وقت لاحق ، في عام 1789 ، ساعد الكيميائي الفرنسي أنطوان لافوازييه ، على فهم التفاعلات الكيميائية الأساسية اللازمة لإنتاج الكحول من قصب السكر.

تم تحقيق ذلك من خلال تقدير نسبة المواد والمنتجات الأولية (الإيثانول وثاني أكسيد الكربون) بعد إضافة معجون الخميرة. ومع ذلك ، في ذلك الوقت كان يعتقد أن الخميرة كانت ببساطة هناك لبدء رد الفعل بدلاً من أن تكون أساسية طوال العملية.

في عام 1815 ، طور الكيميائي الفرنسي جوزيف-لويس جاي-لوساك طرقًا للحفاظ على عصير العنب في حالة غير مختبرة واكتشف أن إدخال التخمير (يحتوي على الخميرة) كان ضروريًا لتحويل المستحضر غير الضروري ، مما يدل على أهمية الخميرة للتخمير الكحولي.

بعد ذلك ، استخدم Charles Cagniard de la Tour في عام 1835 ، مجهرًا ذو قدرة أكبر لإثبات أن الخمائر كانت كائنات أحادية الخلية وتضاعفت بالانتشار.

في الخمسينيات من القرن التاسع عشر اكتشف لويس باستور أن المشروبات المخمرة نتجت عن تحويل الجلوكوز إلى إيثانول بواسطة الخميرة وتعريف التخمر بأنه "ضيق التنفس".

من أجل اكتشاف zymase ، استخدم Eduard Buchner قرب نهاية القرن التاسع عشر ، مقتطفات خالية من الخلايا تم الحصول عليها عن طريق طحن الخميرة ، وهي مجموعة من الإنزيمات التي تعزز أو تحفز التخمير. حصل على جائزة نوبل عام 1907 لهذا البحث.

بين عامي 1933 و 1961 ، ابتكر Ojvind Winge المعروف باسم "والد الوراثة في الخميرة" ، مع زميله أوتو لاوستسن ، تقنيات لمعالجة الخميرة الصغرى وبالتالي تكون قادرة على التحقيق فيها وراثياً.

ومنذ ذلك الحين ، أجرى العديد من العلماء أبحاثًا مبتكرة وحصل بعضهم على جائزة نوبل لاكتشافاتهم المهمة ، بما في ذلك: د. ليلاند هارتويل (2001) ؛ الدكتور روجر كورنبرغ (2006) ؛ الأطباء إليزابيث بلاكبيرن ، كارول جرايدر وجاك سزوستاك (2009) ، ومؤخراً الأطباء راندي شيكمان ، جيمس روثمان وتوماس سودهوف (2013) والدكتور يوشينوري أوهسومي (2016).