Caracteristicas dos fungos

Caracteristicas dos fungos

ALEXOPOULOS, C.J.; MIMS, C.W. & BLACKWELL, M. 1996. Introductory Mycology. New York: John Wiley & Sons, Inc. 865p.

(TRADUÇÃO LIVRE, USO INTERNO)

CAPÍTULO 2 – Características dos fungos

Características gerais. Os fungos constituem um grupo de organismos heterotróficos, sem clorofila, mas que historicamente tem sido comparados às plantas. Eles parecem plantas simples, nas quais, com poucas exceções, existem paredes celulares definitivas, são imóveis (apesar de poucas espécies terem células reprodutivas móveis) e se reproduzem por meio de esporos 1. Todavia os fungos não possuem caules, raízes ou folhas como as plantas superiores, e nem desenvolvem sistema vascular. Outra característica que separa os fungos das plantas é o fato de que o produto de armazenamento, um carbohidrato primário, é o glicogênio, e não o amido. Os fungos são geralmente filementosos e multicelular, seus núcleos, apesar de pequenos, podem ser visualizados de forma relativamente fácil; e suas estruturas somáticas, com poucas exceções, exibem pouca diferenciação e praticamente não há divisão de trabalho.

Um problema mais difícil que distinguir fungos de plantas é distingui-los de outros organismos com a mesma forma de crescimento, e são suas características moleculares que tem ajudado nesse aspecto. Iremos focalizar as diferenças entre os fungos, tanto quanto definir os outros grupos (Reinos Protista e Stramenopila).

Outra diferença entre os organismos tratados tradicionalmente como fungos e as plantas é a terminologia usada para descrever suas estruturas e funções. Mas isso já é esperado, já que os fungos evoluiram em seus próprios e surprendentes caminhos.

Muito dos termos obsoletos foi eliminado, mas não todos.

Os filamentos ou hifas constituem o soma (corpo) de um fungo, elongam por crescimento apical, mas a maior parte de um fungo é potencialmente capaz de crescer, e um pequeno fragmento de quase toda parte do organismo, usualmente é capaz de produzir um novo ponto de crescimento e começar um novo indivíduo. Estruturas reprodutivas são diferenciadas das estuturas somáticas e exibem uma variedade de formas, com base nas quais nós classificamos os fungos. Poucas espécies podem ser identificadas se seus estágios reprodutivos não estiverem presentes. Com pouquissimas exceções, as partes somáticas de um fungo parecem com a de outros. Este fato é muito evidente no estudo dos fósseis fúngicos.

Os fungos são heterotróficos e exibem nutrição absortiva. Isto faz simplesmente com que eles não fixem carbono e que os nutrientes que entram em seus corpos, devam passar pela membrana plasmática e parede celular. Essa característica tem levado alguns autores a descrever os fungos como organismos cujos “estômagos” são externos a seus corpos. No lugar de ingerir alimentos e então digerí-los, como os animais, os fungos primeiro devem liberar enzimas digestivas para o meio externo. Essas enzimas quebram moléculas grandes e relativamente insolúveis tais como carboidratos, proteínas e lipídios em moléculas menores e mais solúveis para então ingerí-las. Água livre deve estar presente como um meio para difusão de nutrientes solúveis para dentro das células. Sem alguma água livre, os fungos não podem realizar metabolismo normal.

Como um grupo, os fungos exibem uma habilidade extraordinéria para utilizar quase qualquer recurso de carbono como alimento. Diferentes espécies, todavia, tem diferentes requerimentos nutricionais (Griffin, 1994). Alguns são omnívoros e podem subsistir em virtualmente qualquer coisa que contenha matéria orgânica. Os comuns mofo verde (Penicillium) e mofo preto (Aspergillus) com um pouco de umidade irão crescer em qualquer coisa, desde o queijo cheddar até sapatos de couro. Outros fungos são mais restritos em suas dietas; uns poucos parasitas obrigatórios Não só requerem protoplasma vivo como alimento, mas também são altamente especializados a dadas espécies e mesmo a variedades de hospedeiros parasitados.

1. Esporo (Gr. spora =semente, esporo)

Concluindo, o(s) substrato (s)2 que uma dada espécie pode usar como alimento está governado em grande medida por quais enzimas digestivas ela é capaz de produzir e liberar no meio.

Aparte da disponibilidade de uma fonte de alimento apropriada, exemplos de outros fatores que influenciam o crescimento do fungo estão umidade, temperatura, pH e oxigênio. Devido a tremenda diversidade que existe entre os fungos e a organização de diferentes ambientes nos quais eles vivem, é difícil fazer generalizações sobre a importância relativa de cada um dos fatores apontados acima. Enquanto alguns fungos vivem na água, a maioria das espécies não cresce bem quando submergida em água devido a baixa disponibilidade de oxigênio. Todavia, as hifas de parede delgada que constituem o micélio de muitas espécies são suscetíveis à dissecação e requerem uma fonte mais ou menos contínua de água para crescerem. Algumas espécies são capazes de crescer em água salgada, e umas poucas formas osmofílicas podem crescer em substratos contendo altas concentrações de solutos. Tais fungos algumas vezes podem causar problemas em alimentos armazenados. Os fungos apresentam métodos especiais para manter o potencial de água baixo, para conservar água. Algumas espécies produzem manitol e outros compostos para regulação osmótica. Quando se considera a temperatura, o ótimo para a maioria das espécies está entre 25 e 300 C com limites, inferior e superior de 10 e 400 C.

2. Substrato refere-se a substância ou material no qual o fungo cresce.

Entretanto, certas formas termofílicas têm seu ótimo acima de 400 C, e algumas podem crescer sob temperaturas altas em habitats compostos. Por outro lado há os fungos psicrófilos ou amadores de frio, capazes de crescer abaixo do ponto de congelamento da água. Com relação à temperatura e umidade, é necessário enfatizar que enquanto certas espécies de fungos estão equipadas para crescer sob condições extremas, virtualmente todas produzem algum tipo de esporo ou estrutura especializada de resistência que assegura a sobrevivência durante condições extremas.

O pH ótimo que favorece o crescimento de diferentes tipos de fungos varia amplamente. Falando em geral, a maioria parece crescer melhor a níveis de pH de 4 - 7. Entretanto, devido a que os fungos digerem e consomem os materiais nos quais eles crescem e liberam produtos metabólicos para o ambiente, eles alteram, algumas vezes, signicativamente os níveis de pH no microambientes próximos aos seus somas. A maioria dos fungos é aeróbica, apesar de que inúmeras espécies incluindo, é claro, as leveduras são capazes de existência anaeróbica facultativa.

Uma poucas espécies de Chytridiomycota (Cap.4) são obrigatoriamente fermentativas e são incapazes de respiração oxidativa, mesmo com oxigênio disponível. Em fungos o produto final da respiração anaeróbica, ou fermentação, pode ser o álcool etílico ou ácido lático. Em umas poucas espécies é produzida uma mistura desses dois compostos.

Enquanto a luz não é requerida para o crescimento somático dos fungos, ela pode aumentar muito o crescimento em algumas e pode ser necessária para a indução de estruturas reprodutivas assexuais e sexuais. Em adição, a luz pode estar involvida na orientação de estruturas que levam esporos, e os esporos de inúmeros tipos de fungos são liberados forçosamente em direção à luz. Contrariamente à crença popular, os fungos não requerem escuridão nem escuros porões e a luz pode ser requerida para produção de seus esporóforos.

Muitos fungos são é claro, são sapróbios (Gr. sapros =degradadores + bios =vida) e obtém seus alimentos por atacar matéria orgânica morta. Por outro lado, um número considerável de espécies vive como parasitas (Gr. parasitos =comendo junto a outros) em plantas, animais ou em alguns casos mesmo outros fungos. A maioria dos fungos parasitas é, entretanto, capazes de viver em matéria orgânica morta, como mostra sua habilidade de crescer artificialmente em meios sintéticos. Aquelas formas que tem resistido a todos nossos esforços para crescer em meios sintéticos ou aquelas que são sempre parasíticas na natureza são descritas como parasitas obrigatórios ou biotrófos. Aqueles capazes de crescer parasiticamente ou de viver saprobicamente em matéria orgânica morta são, de acordo às circunstâncias, referidos ou como parasitas facultativos ou como sapróbios facultativos.

Em adição aos fungos parasitas que são claramente nocivos aos seus hospedeiros, há várias espécies que apresentam relações mutualísticas com animais e ou plantas. Exemplos de relações mutualísticas entre fungos e plantas incluem os líquens que são combinações de fungos e algas verdes e/ou azuis (cianobactérias) e as micorrizas que ocorrem antre fungos e as raízes da maioria das plantas. Como já observado, uma maravilhosa diversidade de outras espécies fúngicas conhecidas como endófitos, tem sido registrada em troncos e folhas de plantas saudáveis. Essas plantas muitas vezes não apresentam signos de que contenham fungos e devem ser beneficiadas por sua presença.

Existe também uma variedade de fascinantes relações entre os fungos e os animais. Como registrado no Cap. 1 isso é particularmente verdadeiro com relação aos insetos. Em alguns casos os fungos vivem com ou dentro de animais hospedeiros sem causar qualquer dano óbvio aos animais. Em outros casos fungos na verdade pegam em armadilhas e consomem animais microscópicos como alimento. Alguns dessas chamadas espécies predadoras produzem elaboradas estruturas que funcionam na captura de suas presas. Por outro lado foi visto no Cap. 1 que alguns tipos de insetos na verdade, mantêm ou cultivam fungos e então se alimentam nas estruturas produzidas pelos fungos. E é claro, existem alguns fungos que são micoparasitas e até podem alimentar-se de parentes próximos através da produção de estruturas especializadas pelos seus talos.

Como já registrado, o corpo do fungo ou talo, consiste tipicamente de hifas microscópicas, tubulares, similares a fios, que se ramificam em todas as direções, estendendo-se sobre ou dentro de qualquer substrato que os fungos utilizem como alimento. Coletivamente essas estruturas fazem o corpo do fungo, que é chamado de micélio. Todavia, nem todos fungos produzem micélios compostos de hifas. Muitas formas referidas comumente como leveduras1, existindo como células únicas que são capazes de se reproduzir rapidamente por gemação ou fissão. Algumas espécies de fungos podem existir tanto como hifas como leveduras e então são ditas DIMÓRFICAS. O dimorfismo é, por exemplo, comum em formas que causam enfermidades em humanos e em outros animais. Muitos desses organismos crescem como hifas fora de seus hospedeiros, mas assumem uma aparência levuriforme dentro dos hospedeiros. Como será visto mais tarde vários fatores químicos e físicos influenciam muitas vezes a conversão de hifas para leveduras e vice-versa.

1 Levedura é um termo morfológico e não se refere a qualquer grupo taxonômico em particular.

Uma hifa fúngica está composta de uma delgada e translúcida parede tubular cheia ou alinhada com uma camada de protoplasma variando em espessura. Quando examinada com o auxílio de microscópio óptico, é evidente que as hifas de muitas espécies são interrompidas em alguns pontos por partições ou paredes transversais - os septos. Em alguns os septos são produzidos a intervalos mais ou menos regulares ao longo do comprimento da hifa, dividindo-a em compartimentos individuais ou “células” que contêm um, dois ou mais núcleos. As hifas desse tipo são denominadas septadas. Em outras espécies os septos só estão presentes nas bases das estruturas reprodutivas e em porções velhas, altamente vacuoladas das hifas. Desde que porções dessas hifas em vigoroso crescimento não apresentam espaços regularmente septadas, elas são chamadas asseptadas ou não-septadas, algumas vezes o termo cenocítico também é usada para descrevê-las.

Estudos ultraestruturais de uma variedade de diferentes tipos de fungos tem mostrado que os septos variam em sua construção. Alguns são simples e outros são complexos, todos os tipos parecem formar-se por crescimento centrípeto das paredes hifais para o centro. Em muitos casos, um septo totalmente desenvolvido possui um único poro central através do qual os protoplastos dos compartimentos hifais subjacentes são contínuos. Essse tipo de poro algumas vezes está bloqueado ou ocluído por várias estruturas (Markham, 1994), mas quando desobstruído, é usualmente grande o suficiente para permitir a passagem de várias organelas incluindo até núcleos. Na maioria dos fungos complexos a parede do septo, próxima ao poro central, está aumentada ou inflada para formar uma estrutura em forma de barril. Esse tipo de septo é referido como um septo doliporo (Cap. 16). Em muitos exemplos está presente no citoplasma uma estrutura membranosa chamada coifa do poro septal ou parentossomo, em ambos lados do septo doliporo. Dependendo das espécies envolvidas, o parentossomo pode ser perfurado ou imperfurado. Septos com múltiplos microporos ou canais parecidos com plasmodesmos também tem sido registrados em poucos fungos que não estão relacionados proximamente uns aos outros (Powell, 1974; Powell & Gillette, 1987; Doublés & McLaughlin, 1991). Aceita-se que os aspectos dos septos são relativamente conservados do ponto de vista evolucionário, e os dados da ultraestrutura septal figuram proeminentemente em vários esquemas sistemáticos (Doublés & McLaughlin, 1991; Wells, 1994).

Como já foi apontado, cada hifa fúngica está rodeada por uma parede celular definitiva. De acordo a Bartinicki-Garcia (1987), essa parede é a estrutura que dá aos fungos a maioria de seus aspectos exclusivos. A habilidade da parede para conter a pressão de turgor com segurança parece ser a razão primordial para a sobrevivência e evolução dos fungos. Em adição a conter a pressão de turgor, a parede celular também joga diversos outros papéis na vida de um fungo (Peberdy, 1990). Por exemplo, a parede confere forma à hifa, e atua como um filtro controlando em alguma medida, o que entra no protoplasto fúngico, protege o protoplasto contra perigos ambientais e funciona no reconhecimento de eventos não só associados à reprodução sexual, mas também com várias interações dos fun-gos com vegetais e plantas potencialmente simbiontes. Todavia será visto que os diversos grupos discutidos nesse livro são hábeis para sobreviver sem estruturas somáticas e sem paredes.

Paredes fúngicas e crescimento hifal apical. A parede celular fúngica é uma estrutura dinâmica que está sujeita a mudança e modificações em diferentes estádios na vida de um fungo (Peberdy, 1990). É composta basicamente de um componente esqueletal ou microfibrilar localizado no lado interno da parede e usualmente embebida em um material de matriz amorfo que se estende para a superfície externa da parede. o componenete esqueletal consiste de materiais, altamente cristalinos, insolúveis em água que inclui  glucanos1 e quitina2 enquanto a matriz consiste principalmente de polissacarídeos que são na maioria solúveis em água. Esses últimos polissacarídeos incluem -glucanos e glicoproteínas. Componentes miscelaneos que podem estar presentes nas paredes celulares incluem lipídios, melaninas, polímeros de D-galactosamina e poliuronídeos (Peberdy, 1990). Apesar de que existem registros dispersos da presença de celulose nas paredes de poucos fungos, crê-se que este composto geralmente está ausente da maioria dos fungos verdadeiros. Por outro lado, celulose é um componenete característico das paredes de Stramenopila, incluindo os Oomycota (Cap. 23) e em alguns fungos limosos dictiostélicos.

Apesar de morfologicamente similares aos fungos verdadeiros, as espécies de Oomycota não tem relações filogenéticas próximas com os fungos verdadeiros. na verdade, a diferença nos polissacarídeos de parede foi uma dos primeiras chaves que alertaram os micólogos para sua distinção.

Em anos recentes tem havido considerável interesse na química das paredes celulares fúngicas. Muito do que é correntemente conhecido sobre esse tópico pode ser encontrado em Bartinicki-Garcia, 1987; Peberdy, 1990; Wessels et al., 1990 e Ruiz-Herrera, 1992. Será abordado mais sobre parede nos capítulos subsequentes relacionados a grupos específicos de fungos.

Para parafrasear Gooday & Gow (1990), a vida está no ápice da hifa fúngica. O que esta afirmação significa é que os tubos germinativos fúngicos (hifa que emerge de um esporo) e as hifas crescem quase exclusivamente em suas extremidades.

O tipo de crescimento, difuso ou intercalar que é comum em tecidos de vegetais, é raro em fungos, e parece estar limitado a hifas envolvidas em elevar estruturas reprodutivas no ar para a dispersão dos esporos (Wessels et al., 1990). Já se sabe há muito tempo que as hifas crescem apicalmente, mas como exatamente ocorre esse crescimento não é totalmente entendido ainda hoje.

1. O termo glucano em fungos está restrito a polissacarídeos feitos somente ou parcialmente de moléculas de glicose que estão unidas através de ligações -1,3, -1,6, -1,3 ou -1,6. Os mais abundantes e mais intensamente estudados glucanos são os -glucanos que contêm proporções variáveis de ligações -1,3 e -1,6 (Ruiz-Herrera, 1992).

2. O termo quitina usualmente é igualado com um -1,4 ligado a um homopolímero de N-acetilglucosamina ocorrendo em uma condição microscristalina (Wessels et al., 1990). Entretanto alguns autores usam o temo em um sentido geral para referir-se a vários polímeros em fungos conhecidos coletivamente como glucosaminoglucanos. Esses variam em seus graus de acetilação desde completamente acetilados (quitina) até não completamente acetilado (quitosano).

A questão básica que permanece sem resposta relaciona-se a como a parede celular exibe rigidez suficiente para manter a forma da hifa, enquanto é suficientemente elástica para permitir rápido crescimento apical. Duas hipóteses básicas, ainda que contrastantes, tem sido propostas para explicar o crescimento da extremidade hifal e eles serão considerados brevemente a seguir.

Quando estiver lendo o seguinte parágrafo, deixe claro à sua mente, que o crescimento terminal da hifa á um processo complicado e que numerosos artigos de revisão, capítulos de livros e livros inteiros têm sido escritos sobre ele.

Uma teoria do crescimento apical é defendida por Wessels (1986, 1988) e é geralmente referida como hipótese “stready-state”. A hipótese sugere que o ápice hifal é inerentemente visco-elástico e expansível, e que a parede sintetizada de novo no ápice consiste de uma mistura de quitina não cristalina e -glucano. Como um resultado de ligamentos cruzados dos polímeros da parede, a mistura visco-elástica desenvolve gradualmente rigidez.

A segunda hipótese (Bartinicki-Garcia, 1973) sugere que a parede é inteiramente rígida e que para ocorrer crescimento deve haver um permanente balanço delicado entre a lisis da parede seguida pela síntese de polímeros da parede, e entre o rompimento e a emenda da parede. Em qualquer das duas hipóteses, torna-se aparente que a região subapical de uma hifa em crescimento produz a energia, enzimas, precursores de parede e membranas necessárias para o crescimento do ápice hifal. Nesse ponto há forte evidência indicando que muito da matéria-prima necessitada pelo ápice hifal em crescimento são distribuídas para o ápice por vesículas rodeadas de membrana.

Estudos no MEV tem mostrado que o ápice de uma hifa em crescimento está abarrotado de vesículas, que caem em duas categorias (Bartinicki-Garcia, 1990). Inclui macrovesículas com diâmetros maiores que 100nm e microvesículas com menos de 100nm de diâmetro. Na maioria dos fungos verdadeiros essas vesículas são apertadamente agrupadas com algumas outras estruturas para formar uma única e dinâmica estrutura chamada Spitzenkörper. Essa estrutura foi observada por primeira vez em hifas coradas por Brunswik (1924) e mais tarde em hifas vivas por Girbardt (1957), que correlacionou a presença dessa estrutura no ápice hifal com crescimento e sua posição com a direção de elongamento da hifa. Bartinick-Garcia et al. (1989) sugeriram que o Spitzenkörper atua como um centro de suprimento das vesículas envolvidas no crescimento apical e propuseram um novo modelo matemático para explicar como a forma tubular de uma hifa fúngica pode ser gerada por uma célula que cresce apicalmente. Alguma base para esse modelo tem vindo do trabalho feito no Laboratório do Dr. C. E. Bracker da Univ. de Purdue. Usando um microscópio acoplado a um vídeo computador para estudar as extremidades hifais em crescimento de uma variedade de diferentes fungos, López-Franco (1992) demonstrou que o Spitzenkörper é uma estrutura pleomórfica e dinâmica que responde a uma variedade de diferentes estímulos. Baseado na forma, indice refrativo e distribuição dos componentes do Spitzenkörper, foram identificados seus padrões ao nível do microscópico óptico.

As macrovesículas presentes nas extremidades hifais parecem ser vesículas secretoras que contem enzimas e polímeros pré-formados que são usados para formar a matriz amorfa da parede celular das hifas (Bartinicki-Garcia, 1990). suspeita-se que esses polímeros são sintetizados durante o processo de diferenciação da endomembrana que envolve o retículo endoplasmático e as cisternas de Golgi. Durante esse processo, o material de membrana do RE é transformado para cisternas de Golgi por um processo de vesiculação. Vesículas secretoras contendo enzimas e polímeros da parede são então liberadas das cisternas do Golgi e migram para o ativamente crescente ápice hifal onde elas se fusionam com a memebrana plasmática. As membranas das vesículas fusionadas contribuem com a membrana plasmática, enquanto seus conteúdos são liberados no lado externo do citoplasma onde são usados na formação da parede. No modelo de Bartinick-Garcia (1973) para crescimento apical, esse mesmo tipo de vesícula entregaria o “plastizador” que facilita a expansão da parede para fora, durante o crescimento apical.

O exato papel que as microvesículas jogam no crescimento apical é menos claro. Até agora alguns pesquisadores acreditam que pelo menos algumas de-ssas delgadas vesículas estão envolvidas no movimento da enzima quitina-sintetase através do citoplasma para a membrana plasmática do ápice hifal onde ela cataliza a formação de microfibrilas do esqueleto de quitina da parede fúngica. Se isso é verdade, então essas vesículas poderiam corresponder aos assim chamados quitossomos, encontrados em homogenatos de hifas. Os quitossomos são pequenas estruturas rodeadas de membrana que contem a maioria da quitina-sintetase presente em homogenatos fúngicos. Foram descobertos pela primeira vez por Bracker et al. (1976), e são capazes de gerar microfibrilas de quitina in vitro quando incubados com substratos apropriados. Quitina-sintetase ainda tem de ser demonstrada em microvesículas de hifas vivas. Em vez disso, a enzima parece estar localizada na membrana plasmática, um fato que tem levado alguns pesquisadores a se perguntar se os quitossomos são estruturas reais (Cabid, 1987). Para concluir, a exata origem dos quitossomos é incerta, apesar de que eles provavelmente sejam derivados do RE ou das cisternas de Golgi. De acordo com Bartinick-Garcia (1990), os quitossomos contem uma forma inativa ou zimogênica de quitina sintetase que possivelmente é ativada por proteases permitindo a fusão da membrana do quitossomo com a membrana plasmática. Uma representação esquemática está representada na figura anexa.

Antes de abandonarmos o tópico dos Spitzenkörper e do crescimento de extremidade hifal, deveríamos notar que Bourett & Howard (1991) tem localizado actina fúngica na região central dos Spitzenkörper, no fungo Magnaporthe grisea usando técnicas de imunolocalização ultraestrutural. Estes autores também encontraram actina em pequenos agregados de filamentos conhecidos como filassomos que serão descritos mais adiante.

Fibrilas longas, delgadas e de superfície similares as fímbrias de bactérias tem sido registradas em hifas de alguns fungos filamentosos, bem como em em certas formas unicelulares (Gardiner & Day, 1988). Essas estruturas têm cerca de 7nm de diametro e alcançam até 30m de comprimento. Devido ao seu pequeno diâmetro, elas são visíveis unicamente a nível ultraestrutural em amostras por sombreamento ou coloração negativa. Sabemos que as fimbrias fúngicas estão compostas de proteínas, mas sua função exata é desconhecida. Tem sido sugerido que elas atuam em uma variedade de reações envolvendo a superfície hifal. Fímbrias têm sido estudadas extensivamente em carvões - fungos patógenos (Cap. 21)

Tubos germinativos, hifas e mesmo esporos de alguns fungos são rodeados por uma matriz extracelular. Isso é particularmente verdadeiro em certas espécies patógenas de plantas. Em alguns casos esse material tem mostrado ter propriedades adesivas (Kunoh et al., 1991). Por outro lado, a mucilagem que rodeia os esporos de alguns fungos protege-os de dessecação bem como dos efeitos tóxicos de compostos polifenólicos liberados pelos tecidos infectados de plantas (Nicholson & Moraes, 1980; Nicholson et al., 1989). essa mucilagem também contem substâncias químicas que inibem a germinação de esporos (Leite & Nicholson, 1992).

As hifas, e em alguns casos, os esporóforos de uma variedade de fungos também podem ser decorados com cristais de oxalato de cálcio. No caso de certas espécies habitantes da serapilheira, agregações de cristais podem ser tão densas, dando ao micélio uma aparência crostosa e branca. Quando visualizados com MEV, os cristais fúngicos muitas vezes são espetaculares (Arnott & Webb, 1983; Horner et el., 1983).

Apesar da produção de cristais por fungos ser conhecida desde de Barry (1887), pouco é conhecido sobre o desenvolvimento desas estruturas. Graustein et al. (1977) sugere que os cristais que muitas vezes incrustam hifas de Hysterangium crassum formam quando unidades de ácido oxálico são excretadas com íons de cálcio no meio ambiente. O ácido oxálico também tem sido implicado na formação de cristais de oxalato de cálcio nas hifas e tecidos de hospedeiros do fungo patogênico Sclerotium rolfsii (Punja & Jenkins, 1984; Smith et al., 1986). Essa espécie, bem como algumas de suas mais próximas, é conhecida por excretar grandes quantidades de ácido oxálico durante a patogênese. Por outro lado, alguns pesquisadores (Arnott & Webb, 1983; Whitney & Arnott, 1986) tem sugerido que a formação de cristais está sob controle do protoplasto fúngico, como em plantas, e dão evidências convincentes que os cristais de algumas espécies desenvolvem-se dentro da camada externa da parede hifal. A exata função dos cristais é desconhecida. Whitney & Arnott (1986, 1988) sugeriram que os cristais poderiam estar envolvidos na regulação do cálcio e também funcionariam para dar resistência às paredes de certas estruturas. É possível que eles possam proteger as hifas dos fungos contra a herbivoria de certos artrópodos.

As hifas da maioria dos fungos tendem a passar desapercebidas na natureza porque elas usualmente são subterrâneas ou estão dentro de materiais ou hospedeiros nos quais elas crescem. Todavia, as hifas de muitas espécies diferentes rotineiramente tornam-se organizadas para formar grandes estruturas que são facilmente visíveis a olho nu. Isso inclui uma variedade de diferentes tipos de estruturas produtoras de esporos que serão discutidasmais tarde nos diferentse grupos de fungos. Dois exemplos são os estromas e os esclerócios. Um estroma é uma estutura somática compacta, muito parecida com um colchão ou almofada em miniatura sobre ou dentro dos quais são usualmente formadas frutificações. Os esclerócios são corpos de resistência, duros que sobrevivem a condições desfavoráveis, tem várias formas e tamanhos e podem permanecer dormentes por longos períodos de tempo e então germinar quando retornarem as condições favoráveis. Exemplos de ambos tipos de estruturas serão discutidos mais tarde.

As hifas de algumas espécies de fungos são capazes de formar fios grossos chamados cordões miceliais ou rizomorfos Essas estruturas exibem uma grande variedade de formas (Cairney et al., 1989; Boddy, 1993). Em algumas espécies as hifas tornam-se consolidadas em fios sem muita diferenciação enquanto outras tem estruturas muito grossas como cadarços, que exibem uma estrutura interna diferenciada e dominância apical. Nestas últimas estruturas, as hifas perdem suas individualidaes e formam tecidos complexos que exibem divisão de trabalho. O cadarço pode ter uma casca grossa e dura, com um ápice que cresce, parecendo um ápice radicular, e que pode ser confundido muitas vezes com raízes pequenas. Rizomorfos desse tipo são resistentes a condições adversas e permanecem dormentes até a volta de condições favoráveis. O crescimento é então retomado, e os rizomorfos podem alcançar grandes dimensões. Os rizomorfos também desempenham uma variedade de outras importantes funções para as espécies que os produzem, incluindo a descoberta e revelação de recursos (Cairney, 1991). Os nutrientes sequestrados por rizomorfos invasores são então translocados, muitas vezes por longas distâncias, para diferentes partes do micélio.

Hifas de fungos patógenos de plantas crescendo dentro dos tecidos de seus hospedeiros exibem vários padrões de crescimento dependendo do tipo de patógeno envolvido (Mims, 1991). Basicamente, o fungo patogênico de vegetais cai em uma das três categorias. Pertotrófos, também conhecidos como necrotrófos, que usa enzimas e toxinas para matar as células hospedeiras no avanço de suas hifas, e então cresce entre ou dentro de células mortas e secas. Biotrófos, são ecologicamente parasitas obrigatórios e in vivo obtem nutrientes unicamente de células hospedeiras vivas. As hifas da maioria dos biotrófos crescem primariamente entre células hospedeiras e originam ramificações hifais especializadas que penetram a parede da célula hospedeira e então invaginam a membrana plasmática da célula hospedeira sem matar a célula, essas ramificações são conhecidas como haustórios, e são responsáveis pela captação de nutrientes do hospedeiro (Bushnell, 1972). Vários tipos de haustórios têm sido demonstrados em diferentes grupos de fungos patogênicos de vegetais, e exemplos selecionados aparecem em diversos momentos desse texto (Cap. 15 e 20). A terceira categoria são os hemibiotrófos, que inicialmente requerem células hospedeiras vivas mas em seguida causam a morte da célula no avanço de suas hifas como os pertotrófos. Um exemplo bem conhecido é Colletotrichum lindemuthianum, fungo da antracnose (O’Connell & Bailey, 1991). Uns poucos como Cercosporidium personatum, mancha da folha de amendoim, produz haustórios.

É necessário mencionar ainda os apressórios, que são estruturas especializadas para infectação, formadas nas extremidades de tubos germi-nativos ou hifas, no lado externo dos hospedeiros. Os apressórios aderem às superfícies dos hospedeiros e formam ganchos que entram no hospedeiro através dos estômatos ou penetrando diretamente a epiderme vegetal. Apressórios produzidos por fungos da ferrugem (Cap. 20) e por Magnaporthe grisea (rice blast fungi) (Howard et al., 1991a) tem sido mais extensivamente estudados. Esses apressórios podem ser estruturas muito interessantes, capazes de originar delgados ganchos de infecção que podem penetrar em superfícies artificiais incluindo coberturas plásticas e membranas Mylar não biodegradáveis (Howard et al., 1991b). Evidências sugerem que esses apressórios são capazes de gerar pressões de turgor enormes que providenciam a força física necessária para penetrar superfícies artificiais sob condições de laboratório, bem como folhas de arroz na natureza. Os apressórios fúngicos podem assumir uma grande variedade de formas e podem ser transparentes ou estruturas escuras melanizadas, como no caso de M. grisea.

Organelas fúngicas. As hifas dos fungos contêm quase invariavelmente grande número de núcleos. Em formas asseptadas, os núcleos geralmente parecem estar distribuídos ao acaso através do citoplasma de uma hifa em crescimento ativo. Em formas septadas, os compartimentos individuais podem, dependendo da espécie considerada e da fase do ciclo de vida examinada, conter rotineiramente um, dois ou muitos núcleos. Algumas espécies possuem mecanismos especiais que garantem que somente dois núcleos geneticamente compatíveis estejam presentes em cada compartimento de uma hifa.

Os núcleos da maioria dos fungos são pequenos. Apesar de serem, geralmente, de forma esférica a ovóide, são estruturas extremamente plásticas que são capazes de esgueirar-se através de poros septais delgados, bem como através de estruturas estreitas nas extremidades, a partir das quais vários tipos de esporos são produzidos. Os núcleos também têm uma tendência a tornarem-se delgados e alongados ou com forma de lágrima, quando se movem dentro dos tubos germinativos originados da germinação dos esporos. Até poucos anos atrás a maioria dos estudos ao MO dos núcleos de fungos vinha envolvendo o uso de amostras mortas, fixadas e coradas com substâncias tais como Giemsa, hematoxilina férrica, acetato-orceína e aceto-carmim (Gilbardt, 1978). mais recentemente, corantes fluorescentes incluindo DAPI (4’, 6’-diamidino-2-fenilindole) e mitracina tem provado ser de grande valor no estudo dos núcleos (Heath, 1987). Avanços adicionais nas técnicas ao MO e imagens de vídeo tem tornado possível visualizar núcleos até em hifas vivas (Aist & Boyles, 1991a). O MET tem, é claro, contribuído de forma importante também para o conhecimento dos núcleos. Esses estudos não só tem elucidado detalhes precisos das divisões mitóticas e meióticas em vários grupos de fungos, bem como tem originado uma ordenação de características que podem ser significativos do ponto de vista filogenético (Heath, 1986). O principal aspecto é a natureza das organelas associadas aos núcleos os corpos polares do fuso [SPBs (spindle pole bodies)].

Um SPB é uma estrutura pequena, citoplasmática, eletro-nicamente densa que está adjacente ao envoltório nuclear na maioria dos fungos verdadeiros (Heath, 1981; 1986). Enquanto a composição química dos SPBs é desconhecida, as evidências indicam que essas estruturas funcionam como centros de organização de microtúbulos durante a meiose e a mitose. A morfologia dos SPBs varia, dependendo do fungo examinado e a exata fase da divisão nuclear. Na interfase os SPBs parecem estruturas achatadas em forma de barra, discos multilamelares ou massas globulares a biglobulares. Durante a prófase o SPB duplica a si mesmo e em algumas espécies pode parecer como uma estrutura grande e espetacular. O SPB duplicado separa-se então em duas metades idênticas que eventualmente ficam posicionadas nos polos opostos de um núcleo em divisão. Dependendo da espécie envolvida os SPBs podem permanecer fora do envoltório nuclear durante e divisão nuclear ou inserir-se froxa a fortemente em aberturas ou fenestras do envoltório nuclear. Em algumas espécies “cordões” do RE podem formar coberturas parecidas a gorros sobre os SPBs. Os microtúbulos que saem dos SPBs desenvolvem então o aparato do fuso. Em algumas espécies os assim chamados microtúbulos astrais também podem estender-se dos SPBs ao citoplasma em cada polo do núcleo em divisão.

O comportamento dos SPBs durante a mitose e a meiose é, com certeza, reminiscente daqueles dos centríolos. Espécies de fungos que produzem células flageladas não apresentam SPBs, possuindo em seu lugar um par de centríolos que estão associados com o envoltório nuclear. Algumas vezes antes da divisão nuclear cada centríolo sofre replicação e um par de centríolos move-se então para cada polo do fuso do núcleo. Microtúbulos astrais e do fuso parecem inserir-se no material osmofílico que rodeia os centríolos. Maiores informações em Aist & Boyler (1991b; 1991c).

Divisões nucleares nos fungos são basicamente intranucleares. Por isso pensa-se que o volume do envoltório nuclear permanece intacto até a telófase tardia, quando se rompe na região interzonal e então se refaz ao redor dos núcleos-filhos. Como mencionado acima, em anos recentes tem havido considerável interesse nos detalhes ultraestruturais da mitose e da meiose em fungos devido a seu valor como características filogenéticas, inú-meras espécies vêm sendo estudadas quanto a meiose e mitose. Infelizmente não há um artigo de revisão recente a respeito do assunto. Os trabalhos de Fuller (1976) e Heath (1978) dão uma boa idéia da seqüência de eventos que ocorrem durante as divisões nucleares, tanto em fungos verdadeiros, quanto em muitos outros discutidos nesse livro.

O núcleo típico de um fungo geralmente contém um nucléolo evidente que está muitas vezes posicionado centralmente. Depen-dendo da espécie considerada, o nucléolo pode seguir um dos três caminhos durante a divisão (Heath, 1978): (1) pode persistir e sofrer eventualmente fissão; (2) pode dispersar-se e não ser visível no núcleo em divisão ou (3) pode ser descartado no citoplasma como uma entidade intacta.

Ainda no tópico do núcleo poderíamos comentar que os cromossomos são pequenos e difíceis de visualizar em preparações (Boehm & McLaughlin, 1991). Como resultado a contagem direta de cromossomos é difícil de fazer e a literatura está cheia de registros conflitantes relativos ao número cromossômico de várias espécies. Todavia uma nova técnica de análise do cariótipo chamada PFGE (pulsed-field gel eletroforesis) tem provado ser extremamente valiosa para determinar o número cromossômico de fungos. Nessa técnica, cromossomos em gel agarose são expostos a um campo elétrico pulsátil, que faz com que eles se movam a diferentes velocidades dependendo de sua formas e tamanhos. Após é feita coloração com bromido de etidio e exposição a luz UV, os cromossomos podem ser vistos como bandas distintas, podendo então ser contados. Mais informações ver Skinner et al. (1991).

Outra técnica que tem sido usada para estabelecer cariótipos corretos para alguns fungos envolve o uso de reconstruções ultraestuturais de complexos sinaptonêmicos do núcleo no paquiteno (Boehm & McLaughlin, 1991, Boehm et al., 1992). Essas estruturas tripartidas são completamente distintivas e são formadas por cromossomos em sinapses meióticas. Essa técnica de cariotipagem é completamente te-diosa e depende da habilidade do pesquisador encontrar complexos sinaptonêmicos em núcleos no paquíteno. Por outro lado, a mera presença de complexos sinaptonêmicos em núcleos tem sido útil para estabelecer o local no qual ocorre meiose no ciclo de vida de uma espécie em particular.

Além do núcleo a região subapical de uma hifa em crescimento ativo contém as demais organelas típicas de eucariontes. Graças ao MET, conhece-se muito sobre a morfologia dessas organelas. Com relação a isso se poderia ressaltar que um procedimento de fixação relativamente novo a “freeze substitution” tem provado ser extremamente útil na elucidação de detalhes ultraestruturais em fungos. Desde que Howard & Aist (1979) demonstraram que melhoraram a preservação em extremidades hifais de Fusarium com a substituição a frio, essa técnica tem produzido bons resultados para hifas, bem como para certos tipos de esporos de vários fungos. Infelizmente a técnica ainda não funciona bem para amostras que sejam maiores que poucos micrometros de diâmetro. Mais informações em Hock (1986), Howard & O’Donnell (1987) e em Aldrich & Todd - Eds (1986). À parte do núcleo talvez a mais conspícua organela fúngica seja a mitocôndria. As mitocôndrias são numerosas nas hifas, e quando visualizadas ao MO são apenas visíveis como estruturas parecidas a fios delgados ou varetas. Ao nível ultraestrutural elas são estruturas eletronicamente densas orientadas mais ou menos paralelamente ao eixo longitudinal de uma hifa. Mitocôndrias ramificadas ou lobadas são comuns em fungos, assim como formas filamentosas extremamente longas. As cristas das mitocôndrias em fungos verdadeiros são estruturas achatadas, como placas. Isto contrasta com as cristas tubulares encontradas nas mitocôndrias de muitos outros organismos, incluindo Oomycota.

Outros componentes citoplasmáticos dos fungos incluem ribossomos, RE, vacúolos, corpos lipídicos, partículas armazenadoras de glicogênio, microcorpos, Golgi, filassomos, corpos multivesiculares (MVBs), microtúbulos e microfilamentos que compoem o citoesqueleto fúngico. Estruturas esféricas conhecidas como corpos de Woronin estão presentes em certos tipos de fungos e estão associadas tipicamente aos poros septais.

Em comparação com o Golgi da maioria dos eucariontes, incluindo Oomycota, o dos fungos verdadeiros é morfologicamente simples. Consta de um único elemento de cisterna, ao invés das várias cisternas diferenciadas em face distal e proximal dos demais. Devido à simplicidade, algumas vezes essas estruturas são referidas como equivalentes ao Golgi - dictiossomos para alguns autores (Sewall et al., 1989). Entretanto a função parece ser a mesma, o empacotamento e a remessa de materiais em vesículas que despreendem-se das margens das cisternas, ex.: macrovesículas.

Os filassomos e os MVBs citados acima são estruturas pouco conhecidas. Os filassomos foram registrados em hifas por Hoch & Howard (1980). Parecem vesículas delgadas que são revestidas por denso material filamentoso. São numerosos nas extremidades hifais em crescimento ativo, onde são caracteristicamente encontrados em estreita associação com a membrana plasmática, também são encontrados próximos a septos em formação. Sua função é desconhecida, sabe-se que contem actina (Bourett & Howard, 1991). A função dos MVBs também é desconhecida. Essas estruturas podem ser vistas por substituição fria ou fixação convencional, são corpos parecidos com vacúolos pequenos, que contem muitas vesículas pequenas. Usualmente parecem estar distribuídos ao acaso no citoplasma de hifas e esporos, tambem existem registros de MVBs em estreita associação aos SPBs nos núcleos em divisão (swann & Mims, 1991).

Há muito interesse sobre o citoesqueleto fúngico, que de acordo com Bartinick-Garcia (1990), é um componente-chave para o cresci-mento apical e na morfogênese. As principais proteínas que compõem o citoesqueleto são tubulina e actina, que estão geralmente presentes em organismos eucarióticos (Roberson, 1992). Ambas foram localizadas através de MO e ME, utilizando métodos específicos como anticorpos e falotoxinas que se ligam a proteínas. No caso do ME, partículas de ouro são ligadas às amostras, e para o MO utilizaram-se fluorocromos. Parece que a maioria da actina das hifas está localizada em placas periféricas, brilhantemente fluorescentes, nos extremos hifais. Essas placas parecem corresponder aos filossomos comentados no parágrafo anterior.

Microfilamentos parecem estar compostos de actina também, e tem sido observados em associação com microtúbulos, SPBs e septos em desenvolvimento. Por outro lado a tubulina está nos microtúbulos, que são numerosos em hifas em alongamento e estão orientados tipicamente paralelos ao eixo longitudinal de uma hifa.

Vacúolos são componentes comuns do citoplasma fúngico. Nos extremos das hifas em crescimento ativo os vacúolos são, na maioria, estruturas pequenas de forma variada com conteúdo fino a medianamente granular. Há evidências que sugerem que esses tipos de vacúolos são parte do sistema lisossomal (Hoch & Howard, 1980). Partes velhas das hifas podem conter vacúolos grandes, localizados centralmente, podendo preencher todo diâmetro da hifa. Nesse caso o núcleo e outras organelas são encontradas em uma fina camada de citoplasma, que fica restrita a zona imediatamente adjacente à membrana plasmática na periferia da hifa.

Lomassomos são estruturas membranosas que têm sido observadas entre a membrana plasmática e a parede hifal em diversos fungos. São comuns em amostras preparadas com protocolos de fixação tradicionais. Quando se utiliza a substituição a frio, diversos pesquisadores não os tem localizado, pressupondo-se então que são artefatos de fixação pelo menos em hifas jovens em crescimento ativo.

Reprodução e esporos. Reprodução é a formação de novos indivíduos com todas as características típicas da espécie. Reconhecem-se dois tipos gerais: assexual e sexual. A reprodução assexual algumas vezes chamada de reprodução somática não envolve cariogamia (fusão dos núcleos) e meiose.Não há envolvimento de células sexuais ou órgãos sexuais. Por outro lado, a sexual está caracterizada pela união dos núcleos, seguida de maiose. O significado da sexual é que resulta em uma alta taxa de recombinação e na formação de novos genótipos. Isso habilita o fungo a adaptar-se prontamente a uma ampla variação de condições ambientais. Nos fungos verdadeiros podem ou não estar envolvidas células e ógãos sexuais. Informação adicional ver Elliot (1994).

Na formação de órgãos reprodutivos, sexuais ou assexuais, o “talo” inteiro pode ser convertido em um ou mais estruturas reprodutivas, assim sendo as fases reprodutivas e somáticas não ocorrem juntas no mesmo indivíduo, os fungos que seguem esse padrão são chamados holocárpicos. Na maioria dos fungos, entretanto, os órgãos reprodutivos originam-se em uma certa porção do talo, enquanto o reto continua suas atividades somáticas normais, os fungos que pertencem a essa categoria são chamados de eucárpicos. As formas holocárpicas são nesse aspecto menos diferenciadas que as eucárpicas.

Tipicamente, os fungos reproduzem-se sexual e assexualmente, não necessariamente ao mesmo tempo. Em geral, a reprodução assexual é mais importante para a colonização da espécie porque resulta na produção de um grande número de indivíduos e particularmente, desde que o ciclo assexual é repetido diversas vezes durante uma estação, enquanto o ciclo sexual de muitos fungos pode produzir-se uma única vez durante o ano. O fato de que muitas espécies possam ser encontradas em um estádio ou em outro complica a identificação dos fungos, sendo que muitas vezes é impossível predizer se o estádio presente irá produzir um outro estádio. Por exemplo, dois isolados com estádios assexuais morfologicamente idênticos podem ter estádios sexuais totalmente diferentes ou vice-versa. Uma situaçao muito frequente ainda é do fungo em estádio assexual, mas estádio sexual desconhecido. Aparentemente também muitos fungos não apresentam estádios reprodutivos assexuais. Devido a natureza pleomórfica 1 dos fungos, a terminologia usada para descrever os estádios nos ciclos de vida se tornou confusa. Hennebert & Weresub (1977) propuseram um sistema nominativo que é amplamente aceito. Teleomorfo é usado para descrever o estádio sexual, enquanto anamorfo é usado para o está dio assexual. O termo holomorfo é usado para descrever o fungo em todas suas facetas, formas e potencialidades, mesmo que ele se reproduza por um ou outro método. Mais recentemente tem sido proposto substituir estes termos por fungo meiospórico (teleomorfo) e mitospórico (anamorfo) ver Reynolds & Taylor, 1993 e Korf & Hennebert (1993). Algumas vezes a reprodução assexual é definida como produção não-sexual de células reprodutivas especializadas tais como esporos.

Pleomorfismo refere-se a ocorrência de duas ou mais formas estruturais durante o ciclo de vida do organismo.

Uma definição ampla também inclui qualquer método de propagação de novos indivíduos, tais como a simples divisão de um organismo unicelular em células-filhas ou de um talo multicelular em inúmeros fragmentos cada um dos quais cresce em um novo indivíduo. Esse conceito mais amplo de reprodução assexual será o utilizado nesse livro. De acordo com esse conceito, os métodos de reprodução assexual comumente encontrados em fungos podem ser sumarizados como segue: (1) fragmentação do soma, cada fragmento crescendo em um novo indivíduo; (2) fissão de células somáticas em células-filhas; (3) gemação de células somáticas ou esporos, cada gema produzindo um novo indivíduo e (4) produção de esporos mitóticos, cada esporo germinando usualmente para formar um tubo germinativo que cresce em um micélio. O termo diásporo é útil algumas vezes para referir-se a quaisquer desses propágulos bem como aos esporos produzidos na reprodução sexual.

Alguns fungos empregam a fragmentação das hifas como um meio normal de propagação. Fragmentação pode ocorrer acidentalmente pelo desgarramento do micélio através de forças externas. Sob condições favoráveis tais partículas de micélio originarão um novo indivíduo. Muitas vezes em laboratório emprega-se a fragmentação micelial ao transferir-se porções de culturas fúngicas, crescendo em meio artificial, para meio fresco e então começando uma nova colônia. Por outro lado, hifas de algumas espécies rotineiramente quebram-se em suas células componentes, comportando-se então como esporos. Esses esporos são conhecidos como artrósporos ou conídios tálicos. Se as células ficam envolvidas por uma grossa parede antes de separarem-se das hifas, eles são muitas vezes chamados de clamidósporos.

Fissão, a simples separação de uma célula a outra em duas células-filhas por constrição e formação de parede celular, é característica de inúmeras formas incluindo leveduras. Brotamento, por outro lado, envolve a produção de um pequeno broto (pequeno crescimento externo) a partir de uma célula parental. Quando o broto é formado, o núcleo da célula parental divide-se mitoticamente e um núcleo-filho migra para o broto. O broto aumenta em tamanho enquanto ainda está aderido a célula que o originou e eventualmente cai e forma um novo indivíduo. Cadeias de brotos formando um pequeno micélio são produzidas algumas vezes, e denominam-se pseudomicélio. O brotamento ocorre na maioria das leveduras, mas ocorre também em muitos outros fungos, naqueles que são dimórficos em certas fases de seu ciclo de vida ou sob certas condições de crescimento.

O método mais comum de reprodução assexual em fungos é por meio de esporos. Eles variam morfologicamente muito. Podem ter paredes delgadas ou grossas e variar em cor de hialinos (=transparente) até verde, amarelo, laranja, vermelho e marrom a preto; em tamano de pequenos a grandes; e na forma podem ser globosos, ovais, oblongos, filiformes, inclusive helicoidais; o número de células varia de uma a muitas (uni-, bi-, tri-, tetra- até multicelulares); na disposição das células; e na forma em que eles são produzidos. Alguns se desenvolvem diretamente de uma hifa simples enquanto outros surgem de estruturas mais elaboradas. Os esporos podem nascer de ou em esporóforos especializados que variam de microscópicos até aqueles que excedem diversos “pés” de diâmetro e às vezes pesam várias “libras”. Esta infinita variedade, de esporos e as formas pelas quais eles são formados, torna o estudo dos fungos particularmente fascinante. Com relação a isso, os recentes avanços em microscopia eletrônica tem tornado possível para nós obter belas e informativas imagens dos esporos e suas diminutas superfícies sem o uso de produtos químicos para fixar as amostras (Read, 1991).

Ainda que alguns fungos produzam só um tipo de esporo, outros produzem até quatro tipos. Os esporos fúngicos produzidos assexuadamente originam-se em esporângios e são chamados esporangiósporos ou são produzidos nas extremidades ou lados de hifas de diversas maneiras e são então denominados conídios. Os vários tipos de conídios - e eles são muitos, serão discutidos em conexão com as espécies que os produzem.

Um esporângio é uma estrutura em forma de saco, na qual todo o conteúdo será convertido, através de clavagem, em um ou mais, usualmente muitos, esporos. Os esporangiósporos de aproximadamente todos os fungos verdadeiros são imóveis e são chamados aplanósporos. Todavia, esporangiósporos móveis chamados planósporos ou zoósporos são produzidos em um Phyllum (Chytridiomycota) dos fungos verdadeiros. Esses esporos usualmente são equipados com um único flagelo liso. O flageloestá aderido a porção posterior do esporo e dividido em duas partes. A porção proximal é muito mais longa do que a porção distal ou terminal, que usualmente é muito curta e flexível. Os microtúbulos formando o axonema 9 + 2 do flagelo estão aderidos a um centríolo modificado, referido como quinetossomo ou corpo basal, que por sua vez está conectado no citoplasma do planósporo por vários filamentos e microtúbulos.

A reprodução sexual em fungos, como em outros organismos vivos, envolve a união de dois núcleos compatíveis. O processo de reprodução sexual consiste de três fases distintas. A primeira delas, chamada plasmogamia, a união de dois protoplastos levando o núcleo. A fusão dos dois núcleos postos juntos pela plasmogamia é chamada cariogamia e constitui a segunda fase do processo sexual. A cariogamia ocorre quase imediatamente em algumas espécies, enquanto que em outras esses dois eventos são saparados no tempo e no espaço, com a plasmogamia resultando em micélios binucleados, com um núcleo de cada parental. Este par é denominado dicário. Esses núcleos não se fusionam até mais tarde no ciclo de vida. Enquanto isso, durante o crescimento e divisão celular dos compartimentos binucleados das hifas, a condição dicariótica é perpetuada de compartimento a compartimento por divisão simultânea (divisão conjugada) dos dois núcleos de cada compartimento e pela separação dos núcleos-filhos resultantes em dois novos compartimentos. A fusão nuclear (cariogamia) que eventualmente ocorre em todos os fungos que se reproduzem sexualmente, é cedo ou tarde seguida por meiose, com a redução do número cromossômico ao estado haplóide e constui-se na terceira fase do processo sexual. A reprodução sexual na maioria dos fungos envolve a formação de esporos especializados. Quatro tipos aos quais têm sido dados nomes especiais são: oósporos, zigósporos, ascósporos e basidiósporos.

Aqui é necessário enfatizar que quase todos os fungos verdadeiros existem na condição haplóide ou dicariótica, com a fase diplóide sendo representada somente pelo zigoto. Umas poucas espécies de Chytridiomycota, discutidas no Cap. 4, exibem, todavia, uma alternância de gerações com a fase haplóide alternando com a fase diplóide. Ao contrário, em Oomycota o núcleo diplóide ocorre através da maioria do ciclo vital. Também, o ciclo nuclear em fungos nem sempre é tão claro como pode parecer das afirmações anteriores. Em muitos exemplos, os diferentes isolamentos de uma espécie em particular podem diferir levemente no número cromossômico. Isto parece ser especialmente verdadeiro para certas espécies patogênicas de plantas. Adicionalmente, núcleos do mesmo ou diferentes genótipos podem coexistir lado a lado no mesmo micélio e no mesmo compartimento hifal. Todas as células não necessariamente têm o mesmo número de núcleos ou as mesmas classes de núcleos, nem mesmo a mesma proporção de cada classe em uma mistura de núcleos. Este fenômeno da existência de diferentes classes de núcleos em um mesmo indivíduo é chamado heterocariose, e os indivíduos que a exibem, heterocarióticos. Dependendo das espécies envolvidas, a condição heterocariótica pode ocorrer pelo menos por um período de tempo indefinido ou tanto até que ocorra a cariogamia.

Em indivíduos heterocarióticos cada núcleo é independente de todos os demais, mas a estrutura e comportamento do indivíduo parecem ser controlado pelos tipos de genes contidos nele e a proporção de cada tipo, sem considerar se eles estão separados em diferentes núcleos ou não.

A heterocariose pode ser originada nos fungos de 4 formas:

a) pela germinação de um esporo heterocariótico, que originará um soma heterocariótico;

b) pela introdução de núcleos geneticamente diferentes em um micélio homocariótico (um soma em que todos os núcleos são similares);

c) pela mutação em uma estrutura homocariótica, multinucleada, e a sobrevivência subsequente, multiplicação e dispersão de núcleos mutantes entre os núcleos do tipo selvagem;

d) pela fusão de alguns núcleos em um homocário haplóide e a sobrevivência subsequente, multiplicação e dispersão dos núcleos diplóides entre os haplóides.

Enquanto a heterocariose é geralmente um pré-requisito para reprodução sexual, nem todas fusões de hifas são de natureza sexual. Os denominados heterocários vegetativos são formados algumas vezes entre culturas da mesma espécie. Enquanto a incompatibilidade vegetativa pode ser governada pelos denominados genes “mating-type” envolvidos na reprodução sexual, muitos fungos têm conjuntos especiais de genes envolvidos no controle da fusão hifal. Como observado por Leslie (1993) em um recente artigo de revisão, os sistemas de incompatibilidade vegetativa em fungos basicamente funciona para restringir a transferência de componentes citoplasmáticos e núcleos durante a fase de crescimento. Ainda que, as hifas de culturas vegetativamente incompatíveis possam, muitas vezes, ser capazes de fusionar-se, uma reação letal ou assassina ocorre imediatamente o que resulta na morte das células heteocarióticas. Este tipo de reação antagonística é chamado “fenômeno de barreira” e forma a base para sinalizar incompatibilidade vegetativa e assignar culturas de certos grupos de compatibilidade vegetativa. Muitas vezes a região de interação entre duas colônias é rigorosamente definida e pode ser detectada a olho nu em agar e especialmente em madeira, onde linhas zonais (zone lines) são evidentes. De acordo com Rayner (1991) possivelmente o mais importante desafio encarado pelo micélio fúngico é encontrar o micélio de uma mesma espécie ou de espécies relacionadas. Informação adicional pode ser encontrada neste autor.

Antes de discutirmos os métodos empregados por fungos para realizar reprodução sexual é necessário aprender algo sobre os órgãos envolvidos. Algumas espécies produzem órgãos masculinos e femininos distinguíveis em cada talo. Essas espécies são hermafroditas ou monóicas. Um único talo de uma espécie hermafrodita pode reproduzir-se sexualmente por si só se ele for autocompatível. Outras espécies consistem de talos masculinos e femininos, uns só produzindo órgãos masculinos e outros femininos. Estas espécies são chamadas dióicas. Um único talo de uma espécie dióica não pode reproduzir-se por si só.

Os órgãos sexuais dos fungos são geralmente chamados de gametângios. Eles podem formar diferentes células sexuais chamadas gametas ou podem simplesmente conter núcleos que são gametas funcionais. Utilizamos os termos isogametângio e isogametas respectivamente, para designar gametângios e gametas que são morfologicamente indistinguíveis; e usamos heterogametângio e heterogametas para designar gametângios masculinos e femininos e seus gametas que são morfologicamente diferentes. Neste caso o gametângio masculino é denoinado anterídio e o feminino é chamado oogônio ou ascogônio dependendo do grupo fúngico considerado. Deve-se dizer que um grande número de fungos não apresenta órgãos sexuais diferenciados, e hifas e núcleos são funcionalmente os gametângios e gametas.

Compatibilidade sexual. Agora é necessário dizer algo sobre a compatibilidade sexual em fungos. É uma tarefa difícil discutir este tópico em um texto introdutório. Deveríamos entender isto como um começo que irá permitir-nos constituir só o limite mais tênue e as aproximar-nos do conteúdo de forma bem simples. Apesar de que a compatibilidade está certamente relacionada ao sexo porque, de certa forma, ela governa a reprodução sexual, ela não deveria ser confundida com sexo. Há, por exemplo, muitissimos fungos que produzem órgãos sexuais masculinos e femininos facilmente distinguíveis no mesmo talo, mas nos quais, contudo, os indivíduos1 são sexualmente auto-estéreis porque seus órgãos masculinos são incompatíveis com seus órgãos femininos e não ocorre então a plasmogamia. Muitos outros fungos não produzem, de forma alguma, órgãos sexuais diferenciados. Desde que não podemos distinguir seu “sexo”, nos referimos a seus tipo de apareamento (“mating type”). Devido a que pensamos em dois sexos, podemos surpreender-nos ao encontrar que muitos Basidiomycota e Myxomycota têm tipos de apareamento alelo-múltiplos em seus locus para tipo de apareamento. Para uma discussão mais detalhada ver Griffin (1994).

1. um indivíduo é definido como um talo que foi originado de um único esporo

Baseados no sexo, a maioria dos fungos pode ser classificada em 3 categorias:

A. Hermafroditas (monóicos), nos quais cada talo leva órgãos masculinos e femininos que podem ou não ser compatíveis;

B. Dióicos, nos quais alguns talos levam só órgãos masculinos e outros só femininos (muito poucos fungos dióicos tem sido descobertos);

C. Sexualmente indiferenciados, nos quais são produzidas estruturas funcionalmente sexuais, sendo morfologicamente indistinguíveis como masculinas e femininas (a vasta maioria dos fungos cai nesta categoria).

Com base na compatibilidade, os grupos acima podem cair em um ou outro dos seguintes três grupos:

1. Fungos homotálicos. Aqueles nos quais todos os talos são sexualmente autoférteis e podem, por isso, reproduzir-se sexualmente por si mesmo, sem ajuda de um outro talo. Obviamente nenhum fungo dióico pode ser homotálico. Os fungos desta categoria não exibem tipo de apareamento e não tem fecundação cruzada.

2. Fungos heterotálicos. Aqueles nos quais todos os talos são sexualmente auto-estéreis, indiferente se são ou não hermafroditas, e requerem a ajuda de um outro talo compatível de um tipo de apareamento diferente para reprodução sexual. Estes fungos apresentam fecundação cruzada.

3. Fungos secundariamente homotálicos. Em alguns fungos heterotálicos ocorre um interessante mecanismo durante a formação dos esporos, por meio do qual, dois núcleos de tipo de apareamento oposto são regularmente incorporados em cada esporo ou pelo menos em alguns esporos. Tubos germinativos originados destes esporos são então auto-férteis e comportam-se como se fossem homotálicos, quando naverdade são realmente heterotálicos. Esta condição tem sido denominada também de homotalismo secundário ou pseudohomotalismo (Perkins, 1991).

Fungos heterotálicos pertencem a um ou outro de seguintes dois grupos gerais. Um grupo inclui espécies nas quais o apareamento é controlado por um par de loci. Este tipo de heterotalismo tem sido referido como heterotalismo unifatorial ou bipolar (Cap. 7). Em outro grupo o apareamento é controlado por mais que um par de loci localizados em diferentes cromossomos. Porque inicialmente somente dois pares de genes foram inicialmente detectados, este tipo de heterotalismo foi chamado heterotalismo bifatorial ou tetrapolar. Todavia, como será discutido no Cap. 16, esses termos não são realmente apropriados desde que tem sido demonstrado que loci múltiplos controlam o apareamento. Finalmente necessitamos mencionar que em culturas de laboratório alguns fungos não passam por um ciclo sexual verdadeiro como foi definido aqui, mas eles obtem os benefícios da recombinação através do processo conhecido como parassexualidade. Neste processo ocorre a plasmogamia, cariogamia e haploidização (não envolve meiose verdadeira), mas não em específicos pontos do talo ou ciclo de vida. O ciclo parassexual será discutido detalhadamente no Cap. 7. Os ciclos sexual e parassexual não são mutuamente exclusivos, e alguns fungos que se reproduzem sexualmente, também exibem parassexualidade.

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