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NOÇÕES BÁSICAS SOBRE FUNGOS Prof. J. S. Nascimento Os fungos são microrganismos unicelulares (leveduras) ou multicelulares (filamentosos), formados por células eucarióticas. A parede celular é rica em quitina, além de galactose e manana e alguns também podem apresentar celulose β-glucano (Oomycota). A membrana celular e rica em ergosterol. De modo geral, os fungos são aeróbios, entretanto alguns estão envolvidos nos processos fermentativos. As formas unicelulares podem formar estruturas alongadas, em condições especiais, denominadas de pseudo-hifas. As formas filamentosas, mais numerosas, apresentam as células tubulares, denominadas de hifas, sendo o conjunto de hifas denominadas de micélio. As hifas podem ser continuas, simples ou ramificadas, sendo também não septadas (cenocíticas) ou septadas (apocíticas). Quando isolado em meio de cultura apropriado, os fungos formam colônias, como resultantes do crescimento concêntrico (crescimento em diâmetro e indeterminado). O micélio dos fungos tem a função de absorver nutrientes e dá forma ao fungo, porém, algumas espécies formam estruturas especiais, com funções específicas, tais como: rizóides (fixação no meio), esclerócio ou escleroto e clamidósporo (resistência), rizomorfas (absorção), grampo de conexão (auxilia no processo de transferência de material genético). Os fungos unicelulares formam colônias pastosas, semelhantes às formadas por bactérias, com várias pigmentações ou também despigmentadas. Já as colônias dos fungos filamentosos são cotonosas ou em forma de pó (secas), também podem apresentar várias colorações, sendo estas distintas nos dois versos da placa de Petry. Conforme o crescimento fúngico, algumas espécies podem formar estruturas macroscópicas, visíveis a olho nu, denominadas de falso tecido ou pletênquima; Entretanto, quando as células estão juntas, porém individualizadas ou não compacto, denomina-se de prosênquima e quando estão juntas e unidas por anastomose, assemelhando-se um parênquima, denomina-se pseudoparênquima. Os fungos exercem uma função crítica importante, contínua no ambiente: reciclam a matéria orgânica que muitas vezes se constitui num poluente e/ou contendo nutrientes em formas não aproveitáveis pelos outros organismos. Às vezes, o fungo atua na matéria viva (parasita em humano e animais), ou na matéria morta (sapróbio) ou na materia viva (biotróficos) e continua a decompor depois de morta (necrotrófico) ou ainda quando parasita outros fungos (hiperparasita). Quando causa a morte do hospedeiro denomina-se de parasitóide. Os fungos podem ser parasitas obrigatórios (não cultivados in vitro) ou facultativos (sapróbios/parasitas). Alguns fungos podem formar associações com plantas (micorrizas) ou com algas (líquenes). Os fungos são aclorofilados, heterotróficos (quimiorganotróficos), portanto incapazes de realizar fotossíntese ou sintetizar a matéria a partir de elementos simples. A nutrição dos fungos ocorre externamente, através da liberação de exoenzimas sobre a matéria pré-formada. As moléculas são “quebradas” em formas mais simples, de maneira que os fungos possam absorvê-las por qualquer marte do sistema vegetativo ou por estruturas especiais. Os fungos necessitam de C, N, P, K, Ca e Mg, além dos micronutrientes. Já entre os fungos micorrízicos ou os líquenes, que são considerados os mais evoluídos, ocorre uma troca de fotossintatos (macrossimbionte) e nutrientes (microssimbionte). As substâncias são armazenadas na forma de glicogênio no micélio ou em células especiais (clamidósporos, vesículas). Muitas espécies apresentam fototropismo (Pilobolus), necessitam de luz para o seu desenvolvimento, frutificação e pigmentação. A temperatura de crescimento varia entre 0 a 35oC, sendo a maioria mesófilos. O pH varia entre 3-8, mas normalmente toleram pH ácido. Os fungos podem apresentar frutificações de duas naturezas, ou seja, a da forma teleomórfica, anteriormente denominada "forma perfeita" ou sexual e frutificações assexual ou clonais, anteriormente denominadas "forma imperfeita" e atualmente, anamórfica. Na maioria das vezes, para cada espécie existe urna forma anamórfica e uma forma teleomórfica. Exemplificando, o fungo Glomerella cingulatta, agente causal de doenças denominadas "antracnose", tem como forma anamórfica Colletotrichum gloeosporioides; o fungo Mycosphaerella melonis, agente causal do "gummy stem bligth" das cucurbitáceas, tem como forma anamórfica Ascochyta cucumis; o fungo Colletotrichum gossypii, agente causal da antracnose do algodoeiro, tem como forma teleomórfica Glomerella gossypii, e assim por diante. Assim, conclui-se que os fungos, em geral, podem possuir, ao contrário do que ocorre em outras áreas da biologia, dois nomes científicos para uma mesma entidade biológica. Um da forma teleomórfica (Glomerella gossypii) e outro da forma anamórfica (Colletotrichum gossypii). Portanto, os fungos reproduzem de forma sexual, assexual e parassexual, produzindo esporos livres ou contidos em corpo de frutificação. Alguns fungos apresentam a forma de reprodução sexual desconhecida ou perderam esta capacidade. Tanto as estruturas sexuadas ou assexuadas podem ser formadas isoladamente ou em grupos. Os conídios podem ser formados em conidióforos isolados ou agrupados (conidioma). Os fungos liberam os esporos no ar, ocorrendo a dispersão pelo vento, água, animais, homem etc. São conhecidos mais de 100 mil espécies de fungos, divididos em filos, baseados, em maior parte, nas características de seus órgãos reprodutivos. Os Filos são: Chytridiomycota, Zygomycota, Ascomycota e Basidiomycota. Existe ainda um grupo de fungos, denominados de fungos mitospóricos, que ainda não se enquadram nestes filos acima. Nos países tropicais e sub-tropicais onde existem extremos de temperaturas menores, a grande maioria dos fungos se manifesta sob a forma assexuada ou anamórfica e apenas raramente algum desses fungos manifesta a forma sexual ou teleomórfica. No caso particular dos fungos causadores de ferrugem, uma mesma entidade pode ter mais de uma forma anamórfica, ou seja, três nomes científicos diferentes, um para a forma teleomórfica, um para a forma anamórfica clonal ou uredinial e outro para a forma anamórfica zigótica ou ecial. Exemplificando, o fungo Uromyces asclepiadis, que causa ferrugem em Asclepias curassavica — "oficial de sala" ou "erva de rato" — tem Aecidium asclepiadis como nome da forma zigótica ou ecial e Uredo asclepiadis para a forma clonal ou uredinial. Nesses casos, o nome da entidade como um todo, ou seja, o holomorfo, é o nome da forma teleomórfica (U. asclepiadis), e os outros (A. asclepiadis e U. asclepiadis), são considerados sinonímia. Como já referido anteriormente, nesses últimos anos, com a introdução de novas técnicas fora do contexto morfológico, aplicadas na ciência taxonômica, como análise de proteínas, açúcares e muitas outras técnicas biotecnológicas, como sondas de DNA, caracterização molecular, análises genômicas, muitas modificações têm sido introduzidas no sistema de classificação dos fungos. Alterações que no passado eram lentas, hoje, aceleram-se trazendo vários problemas aos micologistas. Existe, portanto, um certo conflito entre os micólogos puros, que trabalham com todos os níveis de classificação, e os fitopatologistas, micólogos que se preocupam mais com os níveis genéricos, específicos e sub-específicos dos patógenos com que trabalham. Apenas para dar uma idéia da aceleração das modificações recentes nos conceitos taxonômicos e hipóteses de classificação, apresentamos aqui uma relação das teorias de classificação dos fungos, referidas na oitava e última edição de Ainsworth & Bisby's "Dictionary of Fungi" preparada pelo International Mycological Institute, Inglaterra, em 1995. Na Tabela 1 encontra-se resumida esta última classificação, indicando as posições em relação às classificações anteriores. Relação: Bessey (1950), Kriesel (1969), Ainsworth et al. (1973), V. Arx (1981), Dictionaryof Fungi (1983), Kreisel (1988), Cavalier & Smith (1991), Kendrick (1992), Barr (1992), Margulis (1993), Moore (1994), Wawksworth et al. (1995). Entre as modificações mais significativas havidas recentemente, especialmente com a aplicação das técnicas biotecnológicas, está à transferência dos Oomycetos, que incluem importantes fungos, como Pythium e Phytophthora, do reino Fungi para o reino Chromysta. A nova edição do Dicionário de Fungos considera dentro do reino em que eram incluídos os fungos no sistema de classificação anteriormente aceito e sugerido por Moore, em 1994, três reinos: Protozoa (fungos gelatinosos, onde se incluem alguns espécimes como, por exemplo, os gêneros Plasmodiophora e Spongospora), Chromysta (fungo biflagelado, onde é incluído o Filo Oomycota, como Peronosporales) e o Reino Fungi (fungos verdadeiros, incluindo Ascomycota, Basidiomycota, Chytridiomycota, Zygomycota e Fungos mitospóricos). Exemplo de metodologia para classificação (sufixo) dos fungos: Reino, Filo (...mycota), Subdivisão, Classe (...mycete), sub-classe (...mycetidae), Ordem (...ales), Sub-ordem (...ineae), Família (...aceae), Sub-família (...oideae), Gênero e espécie (itálico ou sublinhado e apenas a inicial do gênero em maiúscula), Tribo (...eae), Sub-tribo (...inae). Última classificação dos fungos e as relações com as classificações anteriores. HAECKEL STAINIER WHITTAKER HAWKSWORTH et al. (1866) (1969) (1969) (1995) . Plantae Plantae Plantae Plantae Animalia Animalia Animalia Animalia Protista Inferior Monera Monera PROTISTA PROTISTA SUPERIOR FUNGI PROTOZOA (PROTISTA*) CHROMYSTA (STRAMENOPILA*) MyxoMYCETE MyxoMYCOTINA FUNGI MastigoMYCOTINA (FUNGI*) PhycoMYCETE ChytridioMYCOTINA ChytridioMYCOTA ZygoMYCOTINA ZygoMYCOTA AscoMYCETE AscoMYCOTINA AscoMYCOTA BasidioMYCETE BasidioMYCOTINA BasidioMYCOTA . DeuteroMYCETE DeuteroMYCOTINA MITOSPÓRICOS * Classificação dada por Alexopoulos et al. (1996). Sistema vegetativo (generalidades): Conforme citado anteriormente, o sistema vegetativo dos fungos podem ser constituídos por células individualizadas, que se dividem por brotação (também denominado micélio gemulante ou leveduriforme) ou são filamentosos (hifas - micélio). A maioria dos fungos é filamentoso e não forma tecido, mas são encontradas diversas modificações do sistema somático, como: 1 - Anastomose - fusão ou união de hifas por pareamento. 2- Grampos de conecção - são alterações do sistema de septação encontradas principalmente em certos estágios dos Ascomycotas e no sistema hifálico de vários Basidiomycetas superiores. Estão, geralmente, associadas a um mecanismo de garantia para a manutenção do estado dicariótico. 3- Haustórios - organelas de morfologia variável, formadas no interior da célula do hospedeiro e destinadas à absorção de nutrientes, encontradas em um grande número de fitopatógenos biotróficos, inclusive ferrugens, oídios e míldios. 4- Clamidósporos - células com paredes espessadas ricas em nutrientes e substâncias de reserva (glicogênio), intercalares no micélio somático ou em células de esporos clonais (conídios) de certos fungos. São destinados a garantir sobrevivência da espécie em condições ambientais adversas. 5- Rizomorfas - são feixes de hifas filamentosas e paredes espessas semelhantes a raízes, de onde provém o seu nome. São também destinadas a garantir a sobrevivência da espécie. 6- Esclerócios - formações caracteristicamente pletenquimatosas (oriundas da fusão das paredes das hifas), irregulares ou esféricas, produzidas por certos Ascomycotas (Sclerotinia, Claviceps, etc.) ou estados anamórficos de certos Basidiomycota. Como exemplo podem ser tomados os gêneros Rhizoctonia e Sclerotium relacionados com os Basidiomycotas e incluídos em Micelia sterilia por não apresentarem conídios. 7- Estroma - tecidos pletenquimatosos geralmente associados a frutificações assexuadas ou sexuadas de um grande número de fungos. Hifas cenocítica Hifas apocíticas Hautórios Sistema reprodutivo Considerando que a grande maioria dos fungos seja constituída por formas anamórficas ou imperfeitas e que apenas para uma minoria foi estabelecida uma conexão anamórfica-teleomórfica, nestas notas daremos ênfase apenas às modificações havidas recentemente neste grupo. Na sistemática dos fungos, que no passado foram incluídos na Classe-forma Deuteromycota ou fungos imperfeitos, foi aplicada uma metodologia denominada artificial porque os dados morfológicos (formas) ou fisiológicos (coloração etc.), utilizados para a separação respectiva, nada tinham a ver com a filogenia. Em substituição a esta Classe-forma (Deuteromiceto ou Deuteromycota) foi introduzido o termo Fungo mitospórico, aos fungos para os quais não foi possível uma correlação com qualquer estado meiótico ou teleomórfico e que se reproduzem somaticamente por simples mitoses. Assim, fungos mitospóricos que já tiveram essa relação estabelecida com os Ascomycota ou Basidiomycota (teleomorfos) podem ser denominados anamorfos ou estados anamórficos desses grupos. De uma forma geral, para a maioria Ascomycota e Basidiomycota, os estados anamórficos são desconhecidos e, em outros, provavelmente antigos anamórficos, parecem ter perdido a sexualidade e a fonte de variabilidade, substituída por outros mecanismos como a mutação e o ciclo parassexual. Os conidiomas podem ser denominados de: - Conidioma em forma de hifa - Conidioma em esporodóquio (conidióforos curtos unidos pela base) - Conidioma em sinêmio (vários conidióforos longos unidos lateralmente) - Conidioma em acérvulo (conidióforos agrupados rompe o tecido do hospedeiro) - Conidioma em picnídio (envoltório globoso contendo os conídios) Os esporos de origem sexual são originados após os processos de plasmogamia (união dos protoplastos), cariogamia (fusão de núcleos, formando um zigoto diplóide) e meiose (reduz o número de cromossomos a condição haplóide), entre organismos compatíveis. A plasmogamia pode ocorrer através de copulação planogamética (fusão de gametas móveis), contato gametangial (contato entre as estruturas sexuais), copulação gametangial (fusão entre estruturas sexuais), espermatização (gameta imóvel em contato com hifa receptiva para diploidização) e somatogamia (fusão de células somáticas, vegetativas ou hifas). Quando um mesmo fungo (talo) é capaz de autofecundação, a exemplo de alguns Oomycota, denomina-se de Homotálico. Quando participam fungos (talos) diferentes, denomina-se Heterotálico (exemplo: Zygomycota). Quando toda a estrutura do fungo se transforma em estrutura reprodutiva, denomina-se Holocárpico e quando apenas parte da estrutura vegetativa se modifica em reprodutiva, denomina-se Eucárpico. Os esporos sexuais são menos comuns na maioria dos fungos, exigindo condições especiais para a sua formação. São denominados de oósporos (Oomycota), zigósporo (Zygomycota), ascósporo (Ascomycota) e basidiósporo (Basidiomycota). Quanto ao esquema atualmente utilizado para os antigos Deuteromycota e que no passado compreendia várias Ordens (Moniliales, Melanconiales, Sphaeropsidales, etc.) e Famílias (Moniliaceae, Dematiaceae, Stilbelaceae, Tuberculariaceae, Melanconiaceae e Sphaeropsidaceae, etc.), foram reduzidos a três grupos artificiais derivados daqueles previamente utilizados, no passado, como nomes taxonômicos formais, ou seja: 1. Coelomycetes - incluindo fungos produtores de conídios em estruturas ou corpos de frutificação (conidiomatas), denominadas picnídios e acérvulos (antigamente incluídos nas famílias Sphaeropsidaceae e Melanconiaceae), respectivamente; 2. Hyphomycetes - Não formadores de conidiomatasou corpos de frutificação, mas de conidióforos, nome dado a hifas especializadas e produtoras de conídios com formas e arquitetura variável. Este grupo compreende fungos: a) Moniliaceos: com hifas e conídios hialinos ou palidamente coloridos; b) dematiaceos: com hifas e conídios fortemente pigmentados; c) stilbelaceos: produzindo um tipo de estrutura de feixes de hifas férteis, produtoras de conídios hialinos ou coloridos, denominada sinêmio ou corêmio. 3. Micelia Sterilia - Grupo no qual não há produção de conídios. Ocorre a formação de esclerócios irregulares (Rhizoctonia) ou esféricos (Sclerotium), ou ainda ocorre à fragmentação de hifas (artroconídios ou artrosporos). Os Coelomicetos e Hyphomicetos têm sido relacionados como formas anamórficas dos Ascomycotas e Micelia Sterilia com Basidiomycotas. Dicionário de Micologia • Asca (asco): estrutura em forma de saco ou bolsa que contem ascosporos de origem sexual nos Ascomycetes. • Ascostroma ou Ascocarpo: corpo frutífero dos Ascomycetes. • Ascogônio: gametângio feminino dos ascomycota, sempre presente na reprodução sexual por contato gametangial, unido a um anterídio e na espermatização, a um espermácio. • Ascósporo: esporo sexual dos ascomycota. • Apotécio: estrutura reproductiva de um Ascomycete en forma de disco, taça ou prato. • Basidioma ou Basidiocarpo: corpo frutífero dos Basidiomycetes. • Basidiosporo: esporo sexual dos Basidiomycetes • Cenocítico: micélio não septado • Celulose: principal composto químico da parede celular dos vegetais. • Cleistotécio: estrutura reprodutiva de um Ascomycete com forma esférica ou semiesférica, contendo ascos com ascósporos internamente. • Conídio: esporo assexual dos fungos mitospóricos. • Esporo: estrutura reprodutiva de fungos; estrutura de resistência de algumas bactérias. • Esporocarpo: corpo frutífero produtor de esporos. • Esporóforo: modificações da hifa, formando estruturas para sustentar os esporos. • Esterigma: hifas mofificadas em forma de garrafas, comuns no gênero aspergillus e Penicillium, que sustentam os conídios. • Fíbula ou grampo de conexão: gancho unindo duas hifas, comum no micélio secundário de Basidiomyceto. • Heterotrofismo: referido aos organismos que não são capazes de producir seu próprio alimento. • Hifas: filamentos tubulares que constituem os “talos” fúngicos. • Micélio: conjunto de hifas que constituem o corpo ou talo dos fungos. • Parasito: organismo caracterizado por obsorver as susbtâncias orgânicas que necesitam para viver de um hospedeiro. • Peritécio: tipo de ascostroma em forma de pêra, livres ou imerso em estroma. • Plasmódio: massa protoplasmática nucleada, com deslocamento de forma amebóide. • Quitina: composto químico que forma parte da parede celular dos fungos. • Sapróbio: organismo que se nutre absorvendo as substâncias orgânicas que decompõe. • Simbioses: união de dois organismos com benefício mútuo. • Simbiótico: relativo a simbioses. • Zigósporo: esporo sexual de Zygomycota.