Myxogastria / Myxogastrea ( миксогастриды , ICZN ) или Myxomycetes ( ICN ) [1] — это класс слизевиков , включающий 5 порядков , 14 семейств , 62 рода и 888 видов . [2] Их в разговорной речи называют плазмодиальными или бесклеточными слизевиками.
Все виды проходят через несколько очень разных морфологических фаз, таких как микроскопические отдельные клетки, слизистые аморфные организмы, видимые невооруженным глазом, и плодовые тела с заметной формой . Хотя они одноклеточные, они могут достигать огромной ширины и веса: в крайних случаях они могут достигать 1 метра (3 фута 3 дюйма) в поперечнике и весить до 20 килограммов (44 фунта). [3]
Класс Myxogastria распространен по всему миру, но он более распространен в умеренных регионах, где он имеет более высокое биоразнообразие, чем в полярных регионах , субтропиках или тропиках . Они в основном встречаются в открытых лесах, но также и в экстремальных регионах, таких как пустыни, под снежным покровом или под водой. Они также встречаются на коре деревьев, иногда высоко в пологе. Они известны как кортикальные миксомицеты. Большинство видов очень малы.
Myxomycota, в настоящее время считающаяся синонимом Myxogastria , происходит от древнегреческих слов μύξα myxa , что означает «слизь», и μύκης mykes , что означает «гриб». Название Myxogastria было введено в 1970 году Линдси Шеперд Олив для описания семейства Myxogastridae, которое было введено в 1899 году Томасом Хьюстоном Макбрайдом . [4] Шведский миколог Элиас Магнус Фрис описал многочисленные слизевики как Myxogasteres в 1829 году. [5] Виды в классе Myxogastria в разговорной речи известны как плазмодии или бесклеточные слизевики. Некоторые считают Myxogastria отдельным царством с неустановленной филогенией из-за противоречивых молекулярных и онтогенетических данных. Отношения между отрядами миксогастрид пока неясны. [6]
Непрерывная классификация новых таксонов показывает, что класс не полностью описан. Согласно исследованию 2000 года, было 1012 официально принятых таксонов , включая 866 на уровне видов. [7] Другое исследование 2007 года указало число более 1000, в котором Myxogastria включала самую большую группу слизевиков, с более чем 900 видами. На основе секвенированных образцов окружающей среды подсчитано, что группа насчитывает от 1200 до 1500 видов — больше, чем предполагалось ранее. Среди 1012 таксонов только несколько видов являются общими: 305 видов были обнаружены в одном месте или группах, еще 258 видов были обнаружены в нескольких областях от 2 до 20 раз, и только 446 были распространены в нескольких местах с более чем 20 открытиями. [7] [8]
Переклассификации сталкиваются с проблемами, поскольку Myxogastriae морфологически очень пластичны, то есть восприимчивы к влиянию окружающей среды; только несколько характеристик являются диагностическими для небольшого числа видов. [10] В прошлом авторы безуспешно пытались описать новый таксон на основе небольшого числа примеров, но это приводило к многочисленным дублированиям, иногда даже на уровне рода. Например, Squamuloderma nullifila на самом деле является видом из рода Didymium . [10] [11]
Следующая классификация основана на Adl et al . (2005) [14] , а классы и дальнейшие подразделения — на Dykstra & Keller (2000), которые включили Myxogastria в Mycetozoa. [15] Сестринским таксоном является подкласс Dictyostelia . [16] Вместе с Protostelia они образовали таксон Eumycetozoa . Другие подклассы отличаются от других видов в основном развитием плодовых тел; в то время как Protostelia создают отдельное плодовое тело из каждой отдельной мононуклеарной клетки, Dictyostelia развивают клеточные комплексы — так называемые псевдоплазмодии — из отдельных клеток, которые затем становятся плодовыми телами. [14]
Клада Myxogastria [17] (или миксомицеты)
Некоторые классификации относят часть перечисленных выше отрядов к подклассу Myxogastromycetidae .
Споры Myxogastria гаплоидны , в основном круглые и имеют диаметр от 5 мкм до 20 мкм, редко до 24 мкм. Их поверхность обычно сетчатая, острая, бородавчатая или шиповатая и очень редко гладкая. Типичный цвет споровой массы становится видимым через структуру, поскольку сами споры не пигментированы. У некоторых видов, особенно рода Badhamia , споры образуют комки. Цвет, форма и диаметр спор являются важными характеристиками для идентификации видов. [11]
Важными факторами прорастания спор являются в основном влажность и температура. Споры обычно остаются прорастающими в течение нескольких лет; были даже споры, сохранившиеся в гербарных образцах, которые проросли через 75 лет. После развития спор они сначала получают диплоидное ядро, и мейоз происходит в споре. При прорастании оболочки спор открываются либо рядом со специальными зародышевыми порами или щелями, либо разрываются нерегулярно и затем высвобождают от одного до четырех гаплоидных протопластов . [11]
У тех видов, которые размножаются половым путем, гаплоидные клетки отпочковываются от спор. В зависимости от условий окружающей среды от споры отпочковывается либо миксамеба, либо миксофлагеллят. [14] Миксамебы передвигаются как амебы , то есть ползают по субстрату, и производятся в сухих условиях. Миксофлагелляты, которые являются перитрихическими и могут плавать, развиваются во влажной или мокрой среде. Миксофлагелляты почти всегда имеют два жгутика; один, как правило, короче другого и иногда только рудиментарный. Жгутики используются для передвижения и для того, чтобы помочь приблизить частицы пищи. Если влажность меняется, клетки могут переключаться между двумя проявлениями. Ни одна из форм не имеет клеточной стенки. [11] Эта стадия развития (и следующая) служит поставщиком питания и также известна как первая трофическая фаза (фаза питания). В этой одноклеточной фазе миксогастрия потребляет бактерии и споры грибов, а также, вероятно, растворенные вещества, и размножается посредством простого деления клеток . [11] Если в этой фазе условия окружающей среды изменяются неблагоприятно, например, экстремальная температура, экстремальная сухость или нехватка пищи, миксогастрия может перейти в очень долгоживущие, тонкостенные [14] состояния покоя – так называемые микроцисты . Для этого миксамебы принимают круглую форму и выделяют тонкую клеточную стенку. [18] В этом состоянии они могут легко прожить один год или дольше. Если условия жизни улучшаются, они снова становятся активными. [19]
Если две клетки одного типа встречаются в этой фазе, они перекрестно оплодотворяются в диплоидную зиготу через слияние протоплазмы и ядер . Условия, которые вызывают это, неизвестны. Диплоидная зигота становится многоядерным плазмодием через множественные ядерные деления без дальнейшего деления клеток. Если полученные клетки были перитрихиальными, они меняют свою форму перед слиянием с перитрихиальной формы на миксамебу. Производство зиготы требует двух клеток разных типов спаривания ( гетероталлических ). [11] [19]
Вторая трофическая фаза начинается с развития плазмодия . Многоядерный организм теперь поглощает посредством фагоцитоза как можно больше питательных веществ. Это бактерии, простейшие , растворенные вещества, плесень, высшие грибы и мелкие частицы органического материала. [11] Это позволяет клетке претерпевать огромный рост. Ядро делится несколько раз, и клетка вскоре становится видимой невооруженным глазом и обычно имеет площадь поверхности — в зависимости от вида — до одного квадратного метра; однако в 1987 году одна искусственно выращенная клетка Physarum polycephalum достигла площади поверхности 5,5 кв. м. [20] Виды Myxogastria имеют многочисленные ядра в своей трофической фазе плазмодия; небольшие, не имеющие прожилок протоплазмодии имеют от 8 до 100 ядер, в то время как крупные, имеющие прожилки сети имеют от 100 до 10 миллионов ядер. [14] Все они остаются частью одной клетки, которая имеет вязкую, слизистую консистенцию и может быть прозрачной, белой или ярко окрашенной в оранжевый, желтый или розовый цвет. [19]
Клетка обладает хемотаксическими и отрицательными фототактическими возможностями в этой фазе, что означает, что она способна двигаться к питательным веществам и от опасных веществ и света. Движения возникают в зернистой цитоплазме, которая пульсирует в одном направлении внутри клетки. Таким образом, клетка достигает скорости до 1000 мкм в секунду — скорость в растительных клетках составляет 2–78 мкм в секунду. [11] В этой фазе может возникнуть состояние покоя, так называемый склероций . Склероций — это закаленная, устойчивая форма, состоящая из многочисленных «макроцист», которые позволяют миксогастрии выживать в неблагоприятных условиях, например, зимой или в засушливые периоды, [14] в этой фазе. [19]
Зрелые плазмодии могут производить плодовые тела при соответствующих обстоятельствах. Точные триггеры этого процесса неизвестны. По мнению исследователей, у некоторых видов триггерами считались изменения влажности, температуры или значения pH , а также периоды голодания. Плазмодии прекращают потребление питательных веществ и ползут, привлеченные светом (положительный фототаксис), к сухой, светлой области, чтобы получить оптимальное распространение спор. Как только начинается плодоношение, его невозможно остановить. Если происходят нарушения, часто производятся неправильно сформированные спороносные плодовые тела. [11] [19]
Плазмодий или части плодовых тел могут быть меньше одного миллиметра, в крайних случаях они достигают квадратного метра и весят до 20 килограммов (44 фунта) ( Brefeldia maxima ). [3] Их форма часто представляет собой спорангии со стебельками или без ножки с неклеточными стеблями, но также могут выглядеть как прожилковые или сетчатые плазмодиокарпы , подушечковидные аэталии или псевдоаэталии, подушечковидные. Плодовые тела почти всегда имеют гипоталлус по краю. Обильно производимые споры хранятся в сетчатой или нитевидной структуре — так называемом капилляриуме — и встречаются почти у всех видов, за исключением Liceida и других видов из рода Echinostelium . [14] Когда открытые плодовые тела высыхают, споры распространяются ветром или мелкими животными, такими как мокрицы, клещи или жуки, которые либо подбирают споры через контакт с плодовыми телами, либо проглатывают их и затем выделяют. Распространение проточной водой также возможно, но оно играет второстепенную роль. [11]
Некоторые виды Myxogastria могут производить бесполым путем . Они непрерывно диплоидны. Мейоз отсутствует до прорастания спор, и производство плазмодия происходит без прорастания двух клеток. [19]
Myxogastria распространены по всему миру; виды были обнаружены ранними исследователями на всех континентах. Однако, поскольку многие части света еще не были открыты или исследованы, точное распространение не полностью известно. Европа и Северная Америка часто считаются основным местом обитания видов Myxogastria. Согласно последним исследованиям, большинство видов не имеют широкого распространения. [11] Myxogastria чаще всего встречаются в умеренных широтах и редко в полярных регионах, субтропиках или тропиках. [21] Физические характеристики субстрата и климатические условия являются основными аспектами присутствия вида. Эндемизм встречается редко. [22]
В северных районах вид можно найти на Аляске, в Исландии, на севере Скандинавии, в Гренландии и в России. Это не только особые, специализированные виды; согласно обзорному исследованию, более 150 видов были обнаружены в арктических и субарктических регионах Исландии, Гренландии, на севере России и на Аляске. Они явно выходят за пределы линии леса. В Гренландии среда обитания может достигать 77-й широты. [23] Виды Myxogastria достигают своего наибольшего биоразнообразия и наибольшей частоты в лесах умеренных регионов, которые являются идеальными средами обитания из-за количества богатого органического материала, подходящей влажности (не слишком высокой) и длительного снежного покрова для видов, обитающих в снегу.
Немногие виды Myxogastria встречаются в тропиках и субтропиках, в основном из-за высокой влажности, которая препятствует необходимому обезвоживанию плодовых тел для распространения спор и способствует заражению плесенью. Другими факторами являются низкий уровень освещенности под пологом леса, что снижает фототаксис, слабый ветер, плохие почвы, естественные враги и сильные дожди, которые могут вымывать или разрушать клетки. [21] Виды, живущие в почве или мертвой древесине, уменьшаются по мере увеличения влажности. В исследовании, проведенном в Коста-Рике, 73% от общего числа находок были в относительно сухом тропическом влажном лесу, в то время как 18% были в очень влажных тропических премонтских влажных лесах и только 9% в нижнем премонтском дождевом лесу. [22]
В Антарктике виды были обнаружены на Южных Шетландских островах , [24] Южных Оркнейских островах , Южной Георгии и Антарктическом полуострове . [25] Виды из Антарктики или субантарктических регионов встречаются реже, чем образцы из арктических регионов, хотя отсутствие доступа может быть фактором. До 1983 года было сделано всего 5 записей, [25] с тех пор были обнаружены только отдельные находки. [24] Согласно двум исследованиям флоры миксомицетов этих регионов, больше видов было обнаружено в субантарктических лесах, например, 67 видов в аргентинской Патагонии и Огненной Земле , [26] и 22 на возвышенностях острова Маккуори . [27]
Большинство видов Myxogastria обитают на суше в открытых лесах. Наиболее важной микросредой обитания является мертвая древесина, а также кора живых деревьев (кортикальные миксомицеты), гниющий растительный материал, почва и экскременты животных. [21] Слизевики могут быть обнаружены в многочисленных необычных местах. Обширная группа нивикольных Myxogastria населяет закрытые снежные покровы, чтобы быстро плодоносить при обнажении — например, во время оттепелей — и высвобождать свои споры. [21] Другими местами обитания являются пустыни — например, 33 вида были обнаружены в пустыне Сонора [21] — или живущие на листьях растений в тропиках. [21] [28] Некоторые виды живут в водной среде, например, представители родов Didymium , Physarum , Perichaena , Fuligo , Comatricha и Licea , которые были обнаружены живущими под водой в виде миксофлагеллет и плазмодиев. Все виды, кроме одного, Didymium difforme , плодоносили только тогда, когда вода спадала или когда они покидали ее. [29]
Отношения Myxogastria с другими существами не были тщательно исследованы по состоянию на 2012 год. Их естественными хищниками являются многие членистоногие , включая клещей и ногохвосток , и особенно жуки, такие как стафилиниды , [ 30] : 304 круглые грибовидные жуки , [30] : 269 морщинистые короеды , [30] : 174 Eucinetidae , [30] : 433 Clambidae, [30] : 438 Eucnemidae (ложные щелкуны), [31] : 61 Sphindidae , [31] : 300 Cerylonidae , [31] : 424 и мелкие коричневые жуки-падальщики . [31] : 483 Также было замечено, что их хищниками являются различные нематоды ; они прикрепляют свою заднюю часть к цитозолю плазмодия или даже живут внутри нитей. [11] [32] Некоторые виды Diptera эволюционировали, чтобы специализироваться таким образом: это в основном представители Mycetophilidae , Sciaridae и Drosophilidae . Вид Epicypta testata был особенно часто обнаружен, особенно на Enteridium lycoperdon , Enteridium splendens , Lycogala epidendrum и Tubifera ferruginosa . [21]
Некоторые настоящие грибы специализируются на колонизации Myxogastriae: почти все они являются видами мешочных грибов . Наиболее распространенным таким грибом является Verticillium rexianum – в основном виды из Comatricha или Stemonitis . Gliocladium album и Sesquicillium microsporum часто встречаются на Physaridae, в то время как Polycephalomyces tomentosus часто встречается на определенных видах Trichiidae. Nectriopsis violacea специализируется на Fuligo septica . [21] Бактериальные ассоциаты, в основном из семейства Enterobacteriaceae , были обнаружены на плазмодиях. Сочетание плазмодиев и бактерий может связывать атмосферный азот или вырабатывать ферменты, которые делают возможным разложение, например, лигнина , карбоксиметилцеллюлозы или ксилана . В некоторых случаях плазмодии приобрели солеустойчивость или устойчивость к тяжелым металлам благодаря этой ассоциации. [33]
Некоторые миксомицеты ( Physarum ) вызывают заболевания растений, таких как газонные травы , но против них обычно не требуется никакого контроля. [34]
Ископаемые останки Myxogastria встречаются крайне редко. Из-за их короткой продолжительности жизни и хрупких структур плазмодиев и плодовых тел фоссилизация и подобные процессы невозможны. Только их споры могут быть минерализованы. Несколько известных примеров окаменелых живых состояний сохранились в янтаре . [35]
По состоянию на 2010 год [обновлять]были описаны три плодовых тела, две споры и один плазмодий. Два более старых таксона — Myxomycetes mangini Шарля Эжена Бертрана и Bretonia hardingheni из 1892 года — теперь считаются сомнительными и сегодня часто игнорируются. [35] [36] [37] Фридрих Вальтер Домке описал в 1952 году находку Stemonitis splendens возрастом 35–40 миллионов лет в балтийском янтаре , существующего вида. Состояние и полнота плодовых тел замечательны, что позволяет точно определить. Из того же периода, местоположения и материала относится Arcyria sulcata , впервые описанный в 2003 году Генрихом Дёрфельтом и Александром Шмидтом, вид, очень похожий на современный Arcyria denudata . Оба открытия подразумевают, что плодовые тела миксогастрий изменились лишь незначительно за последние 35–40 миллионов лет. [35]
Однако Protophysarum balticum из балтийского янтаря, впервые описанный Дёрфельтом и Шмидтом в 2006 году, считается сомнительным. Ископаемое не соответствовало типичным характеристикам рода, и это была недействительная публикация, поскольку для него не было идентифицировано латинское название . Кроме того, важные детали его плодовых тел не были видны или противоречили идентификации. Сегодня предполагается, что ископаемое принадлежит лишайнику, похожему на род Chaenotheca .
Единственное известное открытие сохранившегося плазмодия было найдено в доминиканском янтаре , и затем было отнесено к Physarida . Однако это утверждение также считается сомнительным, поскольку публикация была позже классифицирована как недостаточная из-за отсутствия доказательств. [35]
В 2019 году спорокарпы, принадлежащие Stemonitis , были описаны из бирманского янтаря , который, как считается, относится к среднему меловому периоду, около 99 миллионов лет назад. Спорокарпы неотличимы от современных таксонов, что предполагает длительный морфологический застой. [38]
Единственными известными минерализованными окаменелостями являются две споровые находки 1971 года, одна из которых, Trichia favoginea , как предполагается, относится к послеледниковому периоду. В палинологических исследованиях, поглощая споры Myxogastria , окаменелость не была распознана. [36]
Из-за своей невзрачной природы Myxogastriae долгое время не были хорошо изучены. Томас Панков впервые назвал плесень Lycogala epidendrum как « Fungus cito crescentes» (быстрорастущий гриб) в своей книге 1654 года Herbarium Portatile, oder behendes Kräuter- und Gewächsbuch . В 1729 году Пьер Антонио Микели считал, что грибы отличаются от плесени, и Генрих Фридрих Линк согласился с этой гипотезой в 1833 году. Элиас Магнус Фрис задокументировал плазмодиальную стадию в 1829 году, а 35 лет спустя Антон де Бари наблюдал прорастание спор. Де Бари также открыл циклоз в клетке для движения, он увидел в них животных существ и переклассифицировал их как Mycetozoa , что буквально переводится как « грибковые животные ». Такая интерпретация преобладала до второй половины 20 века. [11]
С 1874 по 1876 год Юзеф Томаш Ростафинский , ученик Антона де Бари, опубликовал первую обширную монографию о группе. Три монографии Артура Листера и Гильельмы Листер были опубликованы в 1894, 1911 и 1925 годах. Это были новаторские работы о миксогастрии, как и книга 1934 года «Миксомицеты» Томаса Х. Макбрайда и Джорджа Уилларда Мартина . Важными работами конца 20-го века были монографии 1969 года Джорджа Уилларда Мартина и Константина Джона Алексопулоса, а также монография 1975 года Линдси Шеперд Олив. Первая, пожалуй, самая примечательная, поскольку с нее «началась современная эра таксономии миксогастрии». [7] Другими известными исследователями были Персун, Ростафински, Листер, Макбридж, Мартин и Алексопулос, которые открыли и классифицировали множество видов. [11] [7] [a]