Плесень ( США , PH ) или плесень ( Великобритания , CW ) — это одна из структур, которую могут образовывать определенные грибы . Пылеобразный цвет плесени обусловлен образованием спор , содержащих вторичные метаболиты грибов . Споры являются единицами распространения грибов. [1] [2] Не все грибы образуют плесень. Некоторые грибы образуют грибы ; другие растут как отдельные клетки и называются микрогрибами (например, дрожжами ).
Большое и таксономически разнообразное количество видов грибов образуют плесени. Рост гиф приводит к обесцвечиванию и размытому виду, особенно на продуктах питания. [3] Сеть этих трубчатых ветвящихся гиф, называемая мицелием , считается единым организмом . Гифы обычно прозрачны, поэтому мицелий выглядит на поверхности как очень тонкие пушистые белые нити. Поперечные стенки (перегородки) могут ограничивать соединенные отсеки вдоль гиф, каждый из которых содержит одно или несколько генетически идентичных ядер . Пыльная текстура многих плесневых грибов вызвана обильным образованием бесполых спор ( конидий ), образующихся в результате дифференцировки на концах гиф. Способ образования и форма этих спор традиционно используются для классификации плесневых грибов. [4] Многие из этих спор окрашены, что делает гриб более заметным для человеческого глаза на данном этапе его жизненного цикла.
Плесневые грибы считаются микробами и не образуют определенной таксономической или филогенетической группы, но их можно обнаружить в отделах Zygomycota и Ascomycota . Раньше большинство плесеней относились к Deuteromycota . [5] Плесень использовалась как общее название для ныне негрибковых групп, таких как водяная плесень или слизевик , которые когда-то считались грибами. [6] [7] [8]
Плесень вызывает биоразложение натуральных материалов, что может быть нежелательным, если речь идет о порче пищевых продуктов или повреждении имущества. Они также играют важную роль в биотехнологии и пищевой науке в производстве различных пигментов, продуктов питания, напитков, антибиотиков , фармацевтических препаратов и ферментов . [9] Некоторые заболевания животных и людей могут быть вызваны определенными плесенями: заболевание может быть результатом аллергической чувствительности к спорам плесени, роста патогенных плесеней в организме или воздействия проглатываемых или вдыхаемых токсичных соединений ( микотоксинов ), вырабатываемых формы. [1]
Существуют тысячи известных видов плесневых грибов с разнообразным образом жизни, включая сапротрофов , мезофилов , психрофилов и термофилов , а также очень мало условно-патогенных микроорганизмов человека. [10] Всем им для роста требуется влага, а некоторые живут в водной среде. Как и все грибы, плесени получают энергию не посредством фотосинтеза , а из органического вещества, на котором они живут, используя гетеротрофию . Обычно плесень выделяет гидролитические ферменты , в основном из кончиков гиф. Эти ферменты расщепляют сложные биополимеры , такие как крахмал , целлюлоза и лигнин , на более простые вещества, которые могут поглощаться гифами. Таким образом, плесень играет важную роль в разложении органического материала, обеспечивая рециркуляцию питательных веществ в экосистемах . Многие плесени также синтезируют микотоксины и сидерофоры , которые вместе с литическими ферментами подавляют рост конкурирующих микроорганизмов . Плесень также может расти на хранящихся пищевых продуктах для животных и людей, делая пищу невкусной или токсичной и, таким образом, являясь основным источником пищевых потерь и болезней. [11] Многие стратегии консервации продуктов питания (соление, маринование, варенье, розлив в бутылки, замораживание, сушка) направлены на предотвращение или замедление роста плесени, а также роста других микробов.
Плесень размножается путем производства большого количества мелких спор , [10] которые могут содержать одно ядро или быть многоядерными . Споры плесени могут быть бесполыми (продукты митоза ) или половыми (продукты мейоза ); многие виды могут производить оба типа. Некоторые плесени производят небольшие гидрофобные споры, которые приспособлены к распространению ветром и могут оставаться в воздухе в течение длительного времени; у некоторых клеточные стенки темно пигментированы, что обеспечивает устойчивость к повреждению ультрафиолетовым излучением . Споры других плесеней имеют слизистую оболочку и больше приспособлены для распространения в воде. Споры плесени часто представляют собой одиночные клетки сферической или яйцевидной формы, но могут быть многоклеточными и иметь различную форму. Споры могут прилипать к одежде или меху; некоторые способны выдерживать экстремальные температуры и давление.
Хотя плесень может расти на мертвых органических веществах повсюду в природе, ее присутствие заметно невооруженным глазом только тогда, когда они образуют большие колонии . Колония плесени не состоит из отдельных организмов, а представляет собой взаимосвязанную сеть гиф, называемую мицелием . Весь рост происходит на кончиках гиф, при этом цитоплазма и органеллы движутся вперед по мере продвижения гиф через новые источники питания или через них. Питательные вещества всасываются на кончике гифы. В искусственных средах, таких как здания, влажность и температура часто достаточно стабильны, чтобы способствовать росту колоний плесени, которые обычно представляют собой пушистый или пушистый налет, растущий на пище или других поверхностях.
Лишь немногие плесени могут начать расти при температуре 4 °C (39 °F) или ниже, поэтому продукты обычно хранят в холодильнике при этой температуре. Когда условия не позволяют расти, плесень может оставаться живой в состоянии покоя, в зависимости от вида, в широком диапазоне температур. Многие виды плесени сильно различаются по своей устойчивости к экстремальным температурам и влажности. Некоторые плесени могут выдерживать суровые условия, такие как заснеженные почвы Антарктиды, охлаждение, сильнокислотные растворители, антибактериальное мыло и даже нефтепродукты, такие как авиационное топливо. [12] : 22
Ксерофильные плесени способны расти в относительно сухой, соленой или сахаристой среде, где активность воды ( aw ) менее 0,85; другим формам требуется больше влаги. [13]
К распространенным родам плесени относятся:
Плесень Кодзи (麹) представляет собой группу видов Aspergillus , особенно Aspergillus oryzae и, во вторую очередь, A. sojae , которые культивировались в Восточной Азии на протяжении многих столетий. Их используют для ферментации смеси соевых бобов и пшеницы для приготовления соевой пасты и соевого соуса . Плесень кодзи расщепляет крахмал в рисе, ячмене, сладком картофеле и т. д. Этот процесс называется осахариванием при производстве сакэ , сётю и других дистиллированных спиртных напитков. Формы кодзи также используются при приготовлении кацуобуси .
Красные рисовые дрожжи — это продукт плесени Monascus purpureus , выращенной на рисе, и они широко распространены в азиатской диете. Дрожжи содержат несколько соединений, известных под общим названием монаколины , которые, как известно, ингибируют синтез холестерина. [14] Исследование показало, что красные рисовые дрожжи, используемые в качестве пищевой добавки, в сочетании с рыбьим жиром и изменением здорового образа жизни могут помочь снизить «плохой» холестерин так же эффективно, как и некоторые коммерческие статины . [15] Тем не менее, другие исследования показали, что он может быть ненадежным (возможно, из-за нестандартизации) и даже токсичным для печени и почек. [16]
Некоторые колбасы , такие как салями , содержат стартовые культуры плесени [17] для улучшения вкуса и уменьшения бактериальной порчи во время консервации. Например, Penicillium nalgiovense может проявляться в виде порошкообразного белого налета на некоторых сортах сыровяленой колбасы.
Другие формы, которые использовались в производстве продуктов питания, включают:
Случайное открытие Александром Флемингом антибиотика пенициллина было связано с плесенью Penicillium под названием Penicillium Rubrum (хотя позже было установлено, что этот вид — Penicillium Rubens ). [18] [19] [20] Флеминг продолжал исследовать пенициллин, показывая, что он может ингибировать различные типы бактерий, встречающихся при инфекциях и других заболеваниях, но он не смог производить это соединение в достаточно больших количествах, необходимых для производства лекарства. [21] Его работа была расширена командой Оксфордского университета; Клаттербак, Ловелл и Рейстрик, которые начали работать над этой проблемой в 1931 году. Эта группа также не смогла произвести чистое соединение в больших количествах и обнаружила, что процесс очистки снижает его эффективность и сводит на нет его антибактериальные свойства. . [21]
Говард Флори , Эрнст Чейн , Норман Хитли , Эдвард Абрахам , тоже все в Оксфорде, продолжили работу. [21] Они усовершенствовали и разработали метод концентрации, используя органические растворы, а не воду, и создали «Оксфордскую установку» для измерения концентрации пенициллина в растворе. Им удалось очистить раствор, увеличив его концентрацию в 45–50 раз, но обнаружили, что возможна и более высокая концентрация. Эксперименты были проведены, и результаты опубликованы в 1941 году, хотя количество производимого пенициллина не всегда было достаточно высоким для необходимого лечения. [21] Поскольку это было во время Второй мировой войны, Флори стремился к участию правительства США. Совместно с исследовательскими группами в Великобритании и некоторых в США в 1941–1944 годах Министерство сельского хозяйства США и компания Pfizer разработали промышленное производство кристаллического пенициллина . [18] [22]
Некоторые статины , снижающие уровень холестерина (например , ловастатин из Aspergillus terreus ), получают из плесени. [23]
Иммунодепрессант циклоспорин , используемый для подавления отторжения пересаженных органов, получен из плесени Tolypocladium inflatum .
Плесень распространена повсеместно, а споры плесени являются распространенным компонентом домашней и рабочей пыли; однако, когда споры плесени присутствуют в больших количествах, они могут представлять опасность для здоровья человека, потенциально вызывая аллергические реакции и проблемы с дыханием. [24]
Некоторые плесени также производят микотоксины, которые могут представлять серьезную угрозу для здоровья людей и животных. Некоторые исследования утверждают, что воздействие высоких уровней микотоксинов может привести к неврологическим проблемам и, в некоторых случаях, к смерти. [25] Длительное воздействие, например, ежедневное воздействие дома, может быть особенно вредным. Исследования воздействия плесени на здоровье не дали окончательных результатов. [26] Термин «токсичная плесень» относится к плесеням, вырабатывающим микотоксины, таким как Stachybotryschartarum , а не ко всем плесеням в целом. [27]
Плесень в доме обычно можно обнаружить во влажных, темных или насыщенных паром помещениях, например, в ванных комнатах, кухнях, захламленных складских помещениях, недавно затопленных помещениях, подвалах, сантехнических помещениях, помещениях с плохой вентиляцией и на открытом воздухе во влажной среде. Симптомами аллергии на плесень являются: слезотечение, зуд в глазах; хронический кашель; головные боли или мигрени; затрудненное дыхание; сыпь; усталость; проблемы с носовыми пазухами; заложенность носа и частое чихание.
Плесень также может представлять опасность для здоровья людей и животных, когда ее употребляют в пищу после роста определенных видов плесени в хранящихся продуктах питания. Некоторые виды производят токсичные вторичные метаболиты, называемые микотоксинами , включая афлатоксины , охратоксины , фумонизины , трихотецены , цитринин и патулин . Эти токсичные свойства могут быть использованы на благо человека, когда токсичность направлена против других организмов; например, пенициллин отрицательно влияет на рост грамположительных бактерий (например, видов Clostridium ), некоторых спирохет и некоторых грибов . [28]
Рост плесени в зданиях обычно происходит, когда грибы колонизируют пористые строительные материалы, такие как древесина. [29] Многие строительные изделия обычно включают в себя бумагу, изделия из дерева или элементы из цельной древесины, такие как гипсокартон с бумажным покрытием, деревянные шкафы и изоляция. Заселение внутренних помещений плесенью может привести к множеству проблем со здоровьем, поскольку жильцы здания вдыхают микроскопические переносимые по воздуху репродуктивные споры, аналогичные пыльце деревьев. Большое количество спор, переносимых по воздуху в помещении, по сравнению с внешними условиями, убедительно свидетельствует о росте плесени в помещении. [30] Определение количества спор в воздухе осуществляется с помощью пробы воздуха, в которой в течение известного периода времени работает специализированный насос с известной скоростью потока. Для учета фоновых уровней следует брать пробы воздуха из пораженной зоны, контрольной зоны и снаружи.
Насос пробоотборника воздуха всасывает воздух и откладывает микроскопические частицы из воздуха в культуральную среду. Среду культивируют в лаборатории, а род и вид грибов определяют путем визуального микроскопического наблюдения. Лабораторные результаты также позволяют количественно оценить рост грибков путем подсчета спор для сравнения образцов. Время работы насоса фиксируется, и при умножении на производительность насоса получается определенный объем полученного воздуха. Хотя на самом деле анализируется небольшой объем воздуха, в обычных лабораторных отчетах данные о количестве спор экстраполируются для оценки количества спор, которые могут присутствовать в кубическом метре воздуха. [31]
Споры плесени притягиваются к определенной среде, что облегчает их рост. Эти споры обычно перерастают в полномасштабную вспышку только при соблюдении определенных условий. [32] [33] Для решения проблем с плесенью в зданиях можно использовать различные методы, наиболее важным из которых является снижение уровня влажности, который может способствовать росту плесени. [27] Фильтрация воздуха уменьшает количество спор, доступных для прорастания, особенно при использовании высокоэффективного воздушного фильтра (HEPA). Правильно работающий кондиционер также снижает относительную влажность в помещениях. [34] Агентство по охране окружающей среды США (EPA) в настоящее время рекомендует поддерживать относительную влажность ниже 60%, в идеале между 30% и 50%, чтобы предотвратить рост плесени. [35]
Устранение источника влаги — первый шаг к устранению грибка. Удаление затронутых материалов также может потребоваться для восстановления, если материалы легко заменяемы и не являются частью несущей конструкции. Может потребоваться профессиональная сушка скрытых полостей в стенах и закрытых помещений, таких как места для хранения вещей в шкафах. Для успешного восстановления требуется проверка содержания влаги и роста грибков после восстановления. Многие подрядчики самостоятельно проводят проверку после ремонта, но владельцы недвижимости могут извлечь выгоду из независимой проверки.
Различные художники использовали плесень в различных художественных модах. Даниэле Дель Неро, например, конструирует масштабные модели домов и офисных зданий, а затем вызывает на них рост плесени, придавая им тревожный, восстановленный природой вид. [36] Стейси Леви подвергает пескоструйной обработке увеличенные изображения плесени на стекле, а затем позволяет плесени расти в образовавшихся ею трещинах, создавая макро-микропортрет. [37] Сэм Тейлор-Джонсон , режиссер фильмов « Мальчик из ниоткуда » и «Пятьдесят оттенков серого» (среди прочих), снял ряд покадровых фильмов, запечатлевших постепенный упадок классически оформленных натюрмортов. [38]
Ловастатин (также известный как мевинолин) вырабатывается Aspergillus terreus.
