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8.17: Hongos como combustible - Biología

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Los resultados del aprendizaje

  • Discutir el uso de hongos como combustibles alternativos.

Si bien el uso de hongos como alimento o medicina es bastante conocido, las personas a menudo pasan por alto los otros usos de los hongos. Uno de los usos más recientes de los hongos es la producción de combustible.

Durante miles de años, hemos utilizado levadura para producir alcohol. En muchos países del mundo, el etanol se utiliza para impulsar automóviles. Desde la década de 1970, Brasil ha sido pionero en el uso de etanol o mezclas de etanol / gasolina en sus automóviles. Es tan común llenar con gasolina como con etanol.

Una nueva investigación también ha analizado el uso de hongos para producir mycodiesel. Gary Strobel de Live Science dio la siguiente explicación de mycodiesel:

“Mycodiesel” es un nombre novedoso que se aplica a los productos orgánicos volátiles elaborados por hongos que tienen potencial combustible. El último descubrimiento es el de una especie endofítica de Hypoxylon / Nodulosporium, o una que vive dentro de una planta, que produce el compuesto cineol junto con una serie de otros ciclohexanos (líquidos incoloros e inflamables que se encuentran en el petróleo crudo y los gases volcánicos) y compuestos con enorme potencial de combustible.[1]

El compuesto cineol es particularmente interesante, ya que se puede mezclar con gasolina (ocho partes de cineol por una parte de gasolina) y crear un combustible que tiene un octanaje de 95.[2] Como referencia, la gasolina "regular" promedio en los Estados Unidos tiene un octanaje de 87.

Si bien el uso de hongos es todavía una idea nueva, podría resultar una alternativa emocionante y ecológica a los combustibles actuales que usamos hoy.



Los investigadores producen compuestos de combustible para aviones a partir de hongos

Investigadores de la Universidad Estatal de Washington han encontrado una manera de producir combustible para aviones a partir de un hongo negro común que se encuentra en las hojas, el suelo y la fruta en descomposición. Los investigadores esperan que el proceso conduzca a una producción económicamente viable de biocombustibles de aviación en los próximos cinco años.

Los investigadores utilizaron Aspergillus carbonarius ARTÍCULO 5010 para la creación de hidrocarburos, principal componente del petróleo, similares a los de los combustibles de aviación.

Dirigidos por Birgitte Ahring, directora y profesora distinguida de Battelle del Laboratorio de Bioproductos, Ciencias e Ingeniería en WSU Tri-cities, los investigadores publicaron su trabajo en la edición de abril de Biología fúngica.

El hongo produjo la mayor cantidad de hidrocarburos con una dieta de avena, pero también los creó al comer paja de trigo o las sobras no comestibles de la producción de maíz. Los hongos han sido de interés durante aproximadamente una década dentro de la producción de biocombustibles como el productor clave de enzimas necesarias para convertir la biomasa en azúcares. Algunos investigadores demostraron además que los hongos pueden crear hidrocarburos, pero la investigación se limitó a un hongo específico que vive dentro de un árbol específico en la selva tropical, y no se informaron las concentraciones reales de hidrocarburos.

El grupo de Ahring ha tenido éxito anteriormente en el uso de hongos Aspergillus estándar para producir enzimas y otros productos útiles, que han sido patentados y están en comercialización, por lo que decidieron investigar A. carbonario Potencial de ITEM 5010 para biocombustibles.

Los hongos son microorganismos complejos y no siempre es fácil trabajar con ellos, dijo Ahring. Tienen una biología compleja que a menudo no se comprende bien.

"No mucha gente en este mundo realmente hace esto", dijo. "La parte de biología molecular es complicada".

Los investigadores contaron con la asistencia de Kenneth Bruno, investigador del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía de EE. UU., Quien desarrolló un método esencial para la manipulación genética de A. carbonario. La investigación recibió financiación del Consejo Danés de Investigación Estratégica en el marco del programa de Energía y Medio Ambiente.

El uso de hongos para la producción de hidrocarburos y biocombustibles es mejor que otros métodos porque hacen el trabajo ellos mismos, sin pasar por múltiples procesos químicos complicados requeridos por otros métodos de producción de biocombustibles. Los hongos también tienen un gran potencial para crear el combustible a bajo costo, dijo Ahring.

Ella sospecha que los hongos producen hidrocarburos, compuestos grandes que son costosos de producir para el organismo, como mecanismo de protección. Su grupo demostró que los hongos reaccionan a los ataques bacterianos aumentando su producción de hidrocarburos.

Los investigadores ahora están trabajando para optimizar la producción de hidrocarburos de los hongos y mejorar las vías bioquímicas a través de la ingeniería genética. Han obtenido mutantes con un nivel de producción más alto y están trabajando para mejorar estas cepas mediante el uso de codificación de genes para hidrocarburos específicos a partir de bacterias y algas verde azuladas.

Es el mismo desafío al que se enfrentaron los investigadores del moho, hace más de una generación, que descubrieron que solo podían producir una pequeña cantidad de su producto, dijo Ahring. Finalmente, optimizaron la producción de su producto, que se conoció como antibióticos.

"Es muy prometedor", dijo. "Creo que los combustibles basados ​​en hongos son algo que va a suceder. Es una tremenda oportunidad. ''


Fondo

La producción de ácidos orgánicos de bajo peso molecular por hongos filamentosos ha atraído una atención considerable por su papel en la ecología natural y sus posibles aplicaciones industriales [1], [2]. Se cree que la producción natural de ácidos orgánicos por hongos tiene muchas funciones clave en la naturaleza, dependiendo del tipo de hongo que los produce. Estas funciones se deben a la disminución del pH consecutiva a su secreción o a la interacción directa del ácido orgánico con el medio ambiente [3], [4]. La disminución consecutiva del pH tras su secreción puede dar una ventaja competitiva a los hongos filamentosos tolerantes a los ácidos. Para los hongos ectomicorrízicos, esta disminución del pH también se ha sugerido para solubilizar los minerales del suelo, liberando así iones nutrientes para que los absorban las plantas y microorganismos, mejorando la meteorización de los minerales [1]. En el caso de los hongos saprofitos y que descomponen la madera, esta acidificación del pH, causada por la producción de ácido oxálico, conduce a una hidrólisis de holocelulosa catalizada por ácido [5] - [7]. En cuanto a su interacción directa con el medio ambiente, los ácidos orgánicos participan en la desintoxicación de metales por la complexión de los metales y el ácido oxálico juega un papel importante en la degradación de la biomasa [4]. Por esta razón, Basidiomycota han sido ampliamente estudiados por su capacidad para producir ácido oxálico [8] - [12]. Para comprender mejor su papel en el ecosistema, estos estudios se han centrado en la simbiosis planta / hongos [9], [13], o el crecimiento en sustratos complejos [12], [14] - [16], y a menudo se centran en la madera- descomposición o especies de hongos micorrízicos.

Al abordar la demanda de alternativas sostenibles a los combustibles fósiles como fuente de energía y productos químicos, la biología sintética se centra en comprender cómo funcionan los sistemas biológicos y cómo utilizarlos para beneficiar a la sociedad. Los ácidos orgánicos pueden tener múltiples aplicaciones industriales como aditivos alimentarios, excipientes farmacéuticos y cosméticos [17]. Son moléculas totalmente degradables y se pueden utilizar como productos químicos intermedios o como sintones para la producción de polímeros biodegradables, reemplazando potencialmente a productos químicos sintéticos o derivados del petróleo [17]. Algunos hongos son bien conocidos por su capacidad natural para producir grandes cantidades de diversos ácidos orgánicos útiles. Estos hongos son en su mayoría del Aspergilo (por ejemplo, ácidos cítrico, glucónico, málico e itacónico) y Rhizopus géneros (por ejemplo, ácidos láctico y fumárico). Algunos de estos ácidos orgánicos (es decir, ácido cítrico) pueden producirse mediante bioprocesos a gran escala, lo que demuestra el alto potencial de los hongos como placas de producción de ácidos orgánicos [2], [18].

La literatura sobre la producción de ácido orgánico en hongos filamentosos a menudo se centra en un ácido orgánico específico y hay poca información sobre el otro metabolito producido. En muchos casos, estos estudios se centran en cepas específicas y los cultivos se llevan a cabo en diferentes condiciones y con diferentes medios complejos. Por lo tanto, a veces es difícil comparar la potencialidad de los hongos filamentosos de la literatura. Además, se estima que la biodiversidad fúngica es de 1,5 millones de especies [19] y todavía hay mucho que aprender sobre su potencial para la producción de metabolitos. En este estudio, 66 cepas de hongos saprofitos y de descomposición de la madera (40 Ascomycota y 26 Basidiomycota) fueron seleccionados y estudiados en medio líquido de glucosa, sin regulación de pH, con el fin de comparar sus características metabólicas. Estas cepas pertenecen a 47 especies diferentes, que representan 23 familias de hongos. La mayoría de las cepas analizadas fueron recolectadas. en el lugar de diferentes áreas geográficas como los bosques tropicales de los territorios franceses de ultramar y los bosques templados de la Francia metropolitana [19]. El crecimiento de hongos y la producción de metabolitos se realizaron en medios líquidos de glucosa sin ninguna regulación del pH para tener en cuenta los problemas técnicos y económicos de la corriente ascendente y descendente de la industria. Estas condiciones, cercanas a las industriales, fueron elegidas para resaltar el potencial de estos organismos para la producción de ácidos orgánicos industriales. La gran diversidad y origen de las cepas seleccionadas nos permite comparar la potencialidad de varios grupos de hongos para la producción de ácidos orgánicos y etanol.


Movimiento activo: definición

El movimiento es uno de los medios por los cuales los organismos interactúan con su entorno. Les permite responder a los desafíos ambientales y acceder a los recursos. El primer paso en el proceso de agregar hongos. movimiento activo para el marco de la ecología del movimiento requiere una revisión de la definición de movimiento en sí. Proponemos la siguiente definición como inclusiva para todos los organismos que interactúan con su entorno en las formas descritas por el marco de ecología del movimiento de Nathan et al. [3] y Jeltsch et al. [4]:

El movimiento activo es cualquier translocación de biomasa sostenida por los propios recursos energéticos de un organismo, que es dirigida (navegada) en respuesta a señales y estímulos ambientales, o por presiones de selección ambiental, y puede a su vez resultar en un efecto directo sobre el ambiente biótico y abiótico. .

Con base en esta definición, mostramos a continuación cómo las características de la morfología y fisiología de los hongos se pueden describir como rasgos de movimiento, cómo esos rasgos permiten que el hongo responda a su entorno y cómo estas respuestas afectan el ensamblaje de la comunidad de hongos. Al hacerlo, también alineamos la (más importante) terminología de la ecología del movimiento y la biología fúngica.

Paso 1: movimiento activo en hongos filamentosos Marco de ecología del movimiento de Nathan

Al igual que en los organismos móviles, en los hongos filamentosos las señales y estímulos ambientales pueden influir en la estado interno del hongo filamentoso, y novillo (capacidad de navegación) la translocación de la biomasa (capacidad de movimiento) [3]. Esto da como resultado una ubicación espacial particular de la biomasa fúngica en un momento particular (trayectoria de movimiento) [3].

Capacidad de movimiento

Tres tipos diferentes de translocación en hifas y micelio pueden permitir una respuesta directa al medio ambiente y pueden reconocerse como formas de movimiento activo: crecimiento hifal (micelial) [9, 10], transporte dentro del citoplasma [11, 12] y migración (retracción) de todo el citoplasma dentro de una hifa [13].

En organismos unitarios móviles, lo siguiente se realiza como tres procesos distintos, desacoplados (Fig.1):

translocación de todo el organismo (interactuar con el entorno heterogéneo, integración de recursos de diferentes lugares, escapar o atacar), estudiado por la ecología del movimiento.

crecimiento estudiado por biología del desarrollo, y

movimiento de los fluidos fisiológicos, manteniendo la homeostasis.

Principales funciones de movimiento en el organismo unitario móvil y modular (hongo filamentoso). En el organismo unitario móvil (izquierda), el individuo interactúa con el entorno moviendo todo su cuerpo de un punto a otro (flechas verdes a). Movimientos fisiológicos (flechas naranjas C) y movimiento de desarrollo (es decir, crecimiento y morfología, flechas azules y puntos B) están presentes como procesos distintivos. Un hongo filamentoso (derecha) no tiene capacidad para mover todo su cuerpo. En cambio, entrelaza el forrajeo con el crecimiento y la morfología (verde + flechas azules y puntos A + B), y la integración del parche de recursos con movimientos fisiológicos (flechas verdes + flechas naranjas A + C)

Por el contrario, los hongos filamentosos deben responder a los desafíos de su entorno heterogéneo, el mantenimiento de la homeostasis y el crecimiento del desarrollo entrelazando todo (A + B + C): la translocación del organismo está entrelazada con el crecimiento (A + B). El movimiento de los fluidos fisiológicos puede tener tanto una función homeostática, como la función de integrar recursos de diferentes parches en el ambiente (A + C). Además, todo el citoplasma se puede mover de un lugar a otro a lo largo de hifas (llamado "canal de hifas" en biología fúngica), y vale la pena mencionar que en los hongos varias formas de muerte celular pueden verse como rasgos de movimiento. Si el micelio en ubicaciones más antiguas se degenera (posiblemente reciclando parte de su propia biomasa) mientras crece a nuevas ubicaciones, el resultado resumido puede ser un cambio en la posición de todo el organismo, que es muy similar a situaciones en los organismos móviles típicos. Por lo tanto, también los procesos como la autofagia deben reconocerse como rasgos relacionados con el movimiento [14].

Señalamos que, al igual que en otros grupos en movimiento activo, la capacidad de movimiento de los hongos difiere radicalmente entre especies. Por ejemplo, Olsson [15] dejó crecer diferentes especies en placas de Petri con una fuente de C concentrado en un extremo y una fuente de N concentrado en el extremo opuesto, con el gradiente de concentraciones en el medio. Si bien algunas especies pudieron integrar activamente recursos en todo el espacio y crecer en toda la placa de Petri, otras solo crecían en la parte central.

En nuestro concepto, es fundamental hacer una distinción clara entre las dos formas principales de movimientos ecológicamente relevantes (capacidades de movimiento) en los hongos filamentosos, es decir, la translocación por crecimiento informado y la translocación por transportes citoplasmáticos (Fig.1). Por ejemplo, el crecimiento de hifas es de interés principal en la dispersión de bacterias en el medio del suelo, mientras que el transporte citoplasmático actúa como subsidio clonal. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que en el desarrollo del cuerpo fúngico, el flujo citoplasmático y el crecimiento de las hifas están estrechamente relacionados entre sí. Para más detalles, nos referimos a la revisión de micofluídicos de Ropert y Seminara [6].

Capacidad de navegación, estado interno y trayectoria de movimiento

Tanto el crecimiento de hifas como el transporte de biomasa dentro del micelio pueden ser informado, es decir, reaccionan a los estímulos ambientales para facilitar la interacción del organismo con el medio ambiente [16, 17]. En términos de ecología del movimiento, los hongos claramente tienen capacidad de navegación (Fig. 2). Se conocen capacidades de navegación notables, por ejemplo, en el patógeno de la hierba. Claviceps purpurea (el hongo del cornezuelo de centeno), en el que la hifa debe atravesar varios tejidos diferentes para encontrar su camino desde el sitio de germinación de las esporas hasta el flósculo joven al que se dirige [18].

Marco de ecología de movimiento adaptado para la biología y ecología de hongos filamentosos: Representación gráfica original del marco de Jeltsch et al. [4] se combina con fenómenos relacionados con el movimiento de los hongos. Los recuadros azules están relacionados con los hongos movimiento activo habilitado por el crecimiento informado. Las cajas naranjas están relacionadas con los hongos. movimiento activo habilitado por transporte citoplasmático

Los factores ambientales que informan la respuesta de navegación ("¿Dónde y cuándo mudarse?"), y así alterar el movimiento de hifas y otras translocaciones de biomasa activa (trayectoria de movimiento) incluyen:

la disponibilidad y distribución de recursos [17, 19, 20]. La variabilidad específica de la especie en la morfología del micelio, por ejemplo, la estrategia de alimentación "falange vs. guerrilla" es un ejemplo de la capacidad de navegación posiblemente habilitada por la memoria codificada genéticamente (es decir, potencialmente seleccionada a nivel de población) [19].

presencia de peligro en forma de sustancias tóxicas o herbívoros [21, 22]. Cuando se roza micelio de hongos, la interacción entre el estado interno (motivación para moverse y la capacidad fisiológica de moverse) y la capacidad de navegación puede ser compleja: mientras que el pastoreo intenso da como resultado (como era de esperar) una disminución del crecimiento, el pastoreo moderado puede desencadenar reacciones que pueden ser interpretado como crecimiento compensatorio o mecanismos de escape. Hedlund y col. [22] mostró cómo el hongo Mortierella isabellina pasa de la morfología normal a un crecimiento más rápido y una mayor producción de hifas aéreas, en respuesta al pastoreo de colémbolos. Los autores sugieren que las hifas aéreas que crecen en el espacio 3D tienen una mayor probabilidad de escapar del herbívoro dentro de los poros de un sustrato natural. En el Fomina et al. estudio [21], cuatro especies de hongos diferentes crecieron lejos de las fuentes localizadas de Cu y Cd. Curiosamente, la respuesta (quimiotropismo negativo) disminuyó con una mayor disponibilidad de sacarosa en el medio. Traducido a los términos de la ecología del movimiento, este estudio investigó la capacidad de navegación también en el contexto del estado interno (es decir, mejores opciones fisiológicas para crecer en áreas con metales tóxicos, si hay suficiente energía disponible).

presencia de hifas y micelios conespecíficos. Las hifas de los hongos filamentosos pueden utilizar la quimiotaxis para navegar el crecimiento hacia otras hifas de la misma especie, por ejemplo, entre compañeros de apareamiento [23]. También se demostró que las especies en descomposición de la madera distinguen entre diferentes especies de competidores y cambian su crecimiento entre parches en consecuencia [24].

la estructura física y otras características fisicoquímicas del medio ambiente [25, 26, 27]. Por ejemplo, en Hanson et al. En el estudio [26], las hifas se observaron dentro del entorno microestructurado: una vez que el hongo que crece en una superficie de agar abierta entra en el laberinto microscópico, es capaz de detectar este cambio y se alteran varios parámetros de crecimiento (movimiento). Por ejemplo, se incrementó la frecuencia de ramificación. Este estudio también es un buen ejemplo de memoria direccional en hongos y su papel en la navegación. Perera et al. [27] da un ejemplo de cómo las hifas de los hongos dermatofitos utilizan la detección por contacto en su navegación a través de las estructuras de los tejidos del huésped.

la presencia de un hospedador adecuado (en caso de un hongo parasitario o mutualista). Por ejemplo, las raíces de las plantas son conocidas por liberar quimioatrayentes, que las hifas utilizan para la navegación [20].

Paso 2: movimiento activo en hongos filamentosos Marco de ecología del movimiento de Jeltsch

El concepto de ecología de movimiento extendido predice que no solo el medio ambiente tiene un efecto en el trayectoria de movimiento (véanse los ejemplos mencionados anteriormente), sino también las interacciones que tienen lugar a lo largo del trayectoria de movimiento tienen un efecto sobre el medio ambiente, influyendo en la asamblea comunitaria [4] (Fig. 2). Al igual que en otros grupos, en los hongos filamentosos el individuo focal (con su trayectoria de movimiento particular) puede actuar como un enlace móvil (ver más abajo) para las poblaciones de otros gremios. Al mismo tiempo y dentro del mismo gremio, el movimiento de este individuo es un factor importante de reunión de la comunidad fúngica que afecta las interacciones intraespecíficas e interespecíficas. A continuación, ampliamos estos dos efectos de movimiento fúngico activo.

Hifas como enlazadores móviles

El efecto del transporte de nutrientes por hongos (es decir, enlaces móviles de recursos) se ha estudiado intensamente en el contexto del mutualismo hongo-planta [28], pero los hongos también actúan como enlazadores móviles de recursos para los miembros de los ecosistemas microbianos. En analogía con la migración del salmón y los hábitos de alimentación de los osos, que dan como resultado la creación de enlaces móviles de nutrientes [29], las bacterias micófagas también pueden acceder a los nutrientes transportados por las hifas y liberarlos [30]. Sin embargo, los enlaces de nutrientes pueden tener una forma menos dramática, donde el hongo no se destruye: en microhábitats secos y pobres en nutrientes, las poblaciones de bacterias pueden mantenerse mediante el transporte de hifas y la excreción de nutrientes y agua [31]. Los micelios también pueden transportar contaminantes orgánicos, haciéndolos disponibles para la biodegradación por las bacterias del suelo [32].

Las hifas de los hongos filamentosos también actúan como enlazadores móviles genéticos para las poblaciones de bacterias del suelo [33,34,35], proporcionando una red de vías que las especies bacterianas pueden utilizar para su dispersión. En el suelo, las bacterias normalmente solo pueden moverse en la fase acuosa. En condiciones secas, esto puede disminuir la conectividad del hábitat. Sin embargo, la conectividad se puede mejorar de nuevo mediante la presencia de hifas rodeadas por una película de agua [34]. La capacidad de dispersión de las bacterias en las hifas de los hongos parece ser el resultado de una interacción complicada entre los rasgos de ambos socios. Las diferentes combinaciones de especies de hongos y bacterias muestran un potencial de dispersión diferente [36, 37], y ya se ha demostrado que el efecto influye en la composición de la comunidad bacteriana [37]. La hidrofobicidad disminuye el potencial de dispersión del hongo [36, 38]. En el lado bacteriano, la capacidad de moverse activamente dentro de la película de agua es importante [34], aunque también existen pruebas de dispersión pasiva [36]. El ejemplo de carreteras de hongos y tuberías de hongos (los términos que se utilizan a menudo en biología fúngica para enlazadores móviles de recursos y genéticos, respectivamente) también demuestra cómo la adopción de conceptos generales de ecología de movimiento en la ecología fúngica debe tener en cuenta las características específicas de las comunidades microbianas. Por ejemplo, dado que en las bacterias los propágulos de dispersión suelen ser células metabólicamente activas, a menudo la función del enlazador genético y móvil de recursos está estrechamente relacionada. Como se muestra arriba, el hongo no solo sirve como un andamio pasivo, sino que la dispersión se puede facilitar aún más mediante la provisión de nutrientes. La dispersión también puede ir acompañada de la función de enlazadores de procesos. Pueden ser alteraciones localizadas del pH [39], o antibiosis: Al crear microambientes con propiedades antibacterianas, los hongos pueden propagar preferentemente cepas resistentes a los antibióticos [40]. Un ejemplo interesante es el mutualismo basado en el movimiento entre el hongo filamentoso Aspergillus fumigatus y el enjambre de bacterias Vórtice de Paenibacillus en suelo. Las conidias del hongo, incapaces de moverse activamente, pueden ser transportadas por poblaciones bacterianas a distancias de al menos 30 cm, incluso desde lugares que no soportan el crecimiento de hongos, hacia los nichos de A. fumigatus. A cambio, las hifas del socio fúngico sirven como puentes para P. vórtice a través de los espacios de aire de los poros del suelo, que P. vórtice no podría cruzar por sí solo [41].

Papel del movimiento activo en las interacciones intraespecíficas e interespecíficas de las comunidades de hongos

Nuestro conocimiento de las interacciones de la comunidad y el ensamblaje de los hongos filamentosos es todavía limitado, a pesar de los avances recientes en este campo [1, 42, 43, 44]. Argumentamos que esta investigación se beneficiará del reconocimiento explícito de hongos movimiento activo dentro de su contexto ecológico. A continuación, revisamos temas relacionados con las interacciones intraespecíficas e interespecíficas de los hongos a través de la lente de la ecología del movimiento. Es decir, el crecimiento micelial como una forma de dispersión, forrajeo de hifas y micelios, competencia de interferencia y translocación micelial en el subsidio clonal.

Crecimiento y dispersión

Los hongos filamentosos pueden regenerarse a partir de pequeños fragmentos de hifas. Esto significa que cualquier tipo de crecimiento conlleva también un potencial de dispersión. Sin embargo, este tipo de dispersión rara vez se ha abordado en el contexto de la ecología del movimiento, que creemos que es una oportunidad perdida. Por ejemplo, dado que la colonización no solo se restringe a la producción y liberación de esporas, luego se abordan las cuestiones fundamentales de la ecología del movimiento de por qué el hongo crece en el modo de exploración (p. Ej., Evitación activa de competidores, búsqueda de diferentes recursos), ¿cómo puede hacerlo? (por ejemplo, cambiar la arquitectura micelial o la tasa de crecimiento) y cuándo y dónde explorar (por ejemplo, qué señales determinan la dirección de las hifas) reflejaría mejor su capacidad de colonización y nos puede dar una idea más detallada de los temas micológicos tradicionales, como el mapeo de ginetas [45 , 46]. Boddy et al. [47]. Los autores decidieron abordar la dispersión por crecimiento micelial y la captura de recursos (búsqueda de alimento) como términos casi sinónimos. Imaginamos que este tipo de terminología puede dejar a la mayoría de los ecologistas animales sorprendidos. Sin embargo, sigue de cerca y correctamente la biología y la ecología del movimiento de los hongos filamentosos.

Estrategias de forrajeo y partición de nichos

Los ecologistas de hongos han reconocido desde hace mucho tiempo la existencia de diferentes estrategias de alimentación mientras un hongo explora recursos. Estos incluyen la creación de cordones miceliales dedicados a la búsqueda de alimento [19], la capacidad de cruzar un obstáculo o la decisión de buscar alimento en áreas con suministro de recursos divergente [10]. Agerer [48] describe hasta ocho estrategias de alimentación que exhiben los hongos mutualistas de raíces. Boddy y Jones [19] señalaron la variabilidad morfológica de las especies de hongos, que pueden identificarse como una estrategia de alimentación de "falange o guerrilla". Los estudios de movimientos de hifas a escala microscópica también muestran que las estrategias de alimentación (algoritmos de búsqueda de espacio) difieren entre especies [49].

El uso del marco de la ecología del movimiento lleva a discutir estos hallazgos en términos de coexistencia. Por ejemplo, si las especies difieren en los rasgos relacionados con la búsqueda de alimento, como la efectividad de explorar diferentes geometrías, esto puede conducir a la división del nicho espacial.

Competencia de movimiento activo e interferencia de hongos

Competencia de interferencia (también conocida como combate de hongos) es un factor bien documentado de reunión de la comunidad de hongos. Creemos que el marco de la ecología del movimiento puede ofrecer una nueva perspectiva aquí, ya que movimiento activo juega un papel importante de dos maneras: en la competencia preventiva y en el transporte micelial.

La competencia preventiva ha sido identificada como uno de los principales impulsores de la competencia por interferencia de hongos [50]. Se sabe en ecología fúngica que cuanto mayor sea el territorio del micelio en el momento del contacto con el competidor, mayor será la probabilidad de ganar el combate [50,51,52,53,54]. La capacidad de apropiarse del espacio disponible (es decir, la captura de recursos primarios) viene dada por la tasa de crecimiento del micelio. Al igual que con el crecimiento de hifas dirigido, este tipo de crecimiento también puede verse como un movimiento activo: porque el incentivo para trasladar la biomasa a través del espacio no es solo de desarrollo (crecimiento), sino también ecológico (para capturar territorio y nutrientes). Por lo tanto, no es solo una analogía con el crecimiento animal (aumento de la biomasa), sino también con el animal que aumenta su aptitud al ganar y mantener un territorio con sus recursos (translocación de biomasa). Además, el crecimiento preventivo también está influenciado por la capacidad de navegación del hongo, y puede considerarse como un rasgo importante en la variabilidad interespecífica.

Para que funcione la ventaja del rango local (tamaño del territorio), el micelio no solo debe ocupar los recursos. La competencia por interferencia es costosa en cuanto a recursos y en un entorno con distribución irregular de recursos, los resultados pueden depender también de las diferencias en la capacidad del hongo para integrar eficazmente los recursos a través del transporte micelial [17]. Quizás porque esta es una conclusión obvia, y debido a las dificultades técnicas para medir [55], la capacidad del micelio para transportar no se ha tenido en cuenta (es decir, no cuantificado) explícitamente en los experimentos de combate de hongos (es decir, no se ha cuantificado) et al. [53]). Más bien, el tamaño del territorio generalmente se mide y la influencia del transporte en el resultado del combate micelial se marca en un recuadro negro, junto con otros rasgos de especies, como la capacidad de producir agentes bioquímicos particulares o fortificaciones morfológicas. Por ejemplo, un estudio reciente de Kolesidis et al. [50], que creemos que es lo último en estudios de competencia por interferencia de hongos, identificó seis parámetros que pueden predecir el resultado del combate. Entre ellos, la tasa de extensión micelial y el tamaño relativo del micelio combatiente (ver arriba: competencia preventiva). La capacidad de trasladar recursos está involucrada en estos parámetros, y el modelo parametrizado sin desenredarlo como un parámetro separado, aún puede predecir el resultado de la competencia. Sin embargo, como también comentan los autores, este puede no ser el caso en otros casos, por ejemplo, en un entorno natural con una distribución irregular de recursos. De hecho, el experimento se realizó utilizando un medio de agar homogéneo. En la naturaleza, donde los recursos se distribuyen de manera irregular en escalas espaciales más grandes, la variabilidad interespecífica en la capacidad de transporte puede desempeñar un papel importante. La existencia de este tipo de variabilidad ya se ha demostrado en contextos diferentes a los de la competencia por interferencia [15].

En el contexto de la competencia por interferencia, la importancia de la capacidad de transporte, aunque no se evaluó como un valor característico entre especies, se mostró directa o indirectamente en varios estudios. Cuando se dispuso de recursos adicionales para Hypholoma fasciculare y Phanerochaete velutina, no hubo diferencia en la capacidad combativa relacionada con la posición de este recurso (que era distal o proximal a la zona de combate) [51]. Esto sugiere que los recursos de la parte distal estaban fácilmente disponibles en la zona de interferencia. En otro estudio, las bases de recursos de dos especies (una sapróbica y una micorrízica) fueron separadas por una columna de suelo. Aún así, el tamaño de la base de recursos determinó el resultado de la interacción de interferencia. El tamaño del recurso también determinó la morfología en la zona de interferencia. Este es un ejemplo explícito de la participación de las translocaciones miceliales en el resultado de la competencia por interferencia [53]. También se puede plantear la hipótesis del transporte como una de las razones detrás de la observación de que la configuración espacial del micelio influye en el resultado del combate, independientemente del tamaño del micelio [56].

Dado nuestro conocimiento sobre la importancia del transporte micelial en la competencia por interferencia, y nuestro conocimiento sobre la variabilidad en las capacidades de transporte de diferentes contextos de investigación, podemos imaginar estudios que rastrean el impacto del transporte micelial en la competencia por interferencia de una manera más explícita: con translocaciones miceliales siendo cuantificado como un valor de rasgo de movimiento en varias especies. Y con las translocaciones miceliales vistas como movimiento activo fenómenos, donde preguntas como cuándo y dónde moverse son centrales. Por lo tanto, de una manera similar a cómo los ecologistas del movimiento ven la relación entre movimiento y competencia.

Translocación de nutrientes en un entorno heterogéneo y subsidio clonal

Como se describió anteriormente, los hongos filamentosos pueden utilizar el transporte micelial para integrar recursos de diferentes parches, pero esta capacidad de movimiento (rasgo) difiere entre las especies [15]. Por lo tanto, es posible que la coexistencia de especies pueda promoverse junto con el compromiso entre la capacidad de integración de recursos y un crecimiento más rápido. De manera similar, las especies pueden diferir en la capacidad de transportar metabolitos a las partes del micelio, donde el crecimiento no es posible temporalmente debido a condiciones ambientales locales adversas (para una posible compensación en el costo de la red de hongos y la eficiencia del transporte, ver Heaton et al. [55 ]). The ability to transport nutrients and metabolites across the entire mycelium (i.e. genet) in order to support local parts (ramets) is a feature not unique to filamentous fungi. It connects them for example to clonal plants, where the impact of this form of active movement has been already studied within the coexistence context (see below and [57]).


Hijacked Cell Division Helped Fuel Rise of Fungi

A new study finds that the more than 90,000 species of mushrooms, molds, yeasts and other fungi found everywhere in the soil, water and air may owe their abilities to grow, spread, and even cause disease to an opportunistic virus they caught more than a billion years ago.

In the May 10 issue of eLife, researchers from Duke University and Stanford University suggest that a viral protein may have invaded the genomes of early fungi and hijacked their cell division control machinery, duping fungi into making more viruses as the fungal cells grew and divided. The viral protein was eventually adopted by its host and incorporated into the fungal genome, generating a family of proteins that are now critical to producing spores, invading host tissues and other fungal characteristics.

“The event could have triggered or facilitated the emergence of the entire fungal kingdom,” said lead author Nicolas Buchler, assistant professor of biology at Duke.

The research could one day help scientists develop new types of antifungal drugs that inhibit cell division in fungi but not in their plant or animal hosts, Buchler said.

The cycle of cell growth and division is under tight control. Without it, living things couldn’t go from a single fertilized egg to an adult, replace worn-out cells or heal from damage. Unchecked, cell division can lead to cancer in humans and other animals.

Studies in recent decades have shown that the molecular machinery plants and animals use to control this process includes some proteins that bear little similarity to their counterparts in fungi.

In plants and animals, a family of proteins called E2F transcription factors control the early stages of cell division, turning genes on and off as needed as one cell prepares to split into two. A different protein called SBF plays the same role in fungi.

Which raises the question: If the cell cycle control proteins in animals and plants are more or less the same, how did a protein that serves the same function in fungi -- which are more closely related to animals than either group is to plants -- come to be so different?

To find out, Buchler and colleagues scoured the genome sequences of hundreds of eukaryotes, the group of living things that includes all fungi, plants and animals, including humans.

They checked amoebas, algae, and other organisms for cell cycle control proteins similar to the SBF protein found in fungi, but nothing turned up.

The only matches weren’t in plants or animals at all, but in viruses. The results suggest that fungi acquired their SBF protein independently after diverging from animals about a billion years ago, most likely from a virus that infected the fungal ancestor’s cells and infiltrated its genome.

The virus likely commandeered its host’s cell cycle controls for its own benefit, but fungi may have found the protein useful and adopted it through a process known as horizontal gene transfer.

By zeroing in on these virally-derived genes, which now play key roles in fungal growth, scientists may be able to identify new ways to fight fungi that cause disease, the researchers say.

Life-threatening fungal infections such as cryptococcal meningitis and fungal pneumonia kill one and a half million people every year. Such infections can be especially dangerous for people with impaired immune systems, including organ transplant recipients or those with cancer or HIV.

Fungal pathogens aren’t limited to people. Rotting and plant disease in crops, white-nose syndrome in bats and colony collapse disorder in bees are all caused by fungi.

Now the researchers are trying to understand how the cell cycle control machinery of fungi was co-opted without wreaking havoc on the life of the cell.

They are focusing on fungi that branched off early, near the base of the fungal family tree, such as soil-dwelling fungi called chytrids. Cell division in these species is thought to be controlled by both the E2F protein family and the SBF protein unique to fungi. The pattern suggests that fungal evolution went through a transitional state where both cell cycle controllers coexisted in the ancestor of most fungi, and then E2F was lost and replaced by its viral stand-in.

In experiments with the single-celled fungus Saccharomyces cerevisiae, or brewer’s yeast, Buchler and colleagues show that the SBF proteins in yeast can bind to the same snippets of DNA as their E2F counterparts in animals, which supports the idea that SBF was able to take over by activating the same gene targets its predecessor did.

“The fungal cell cycle never stopped, it just went through a period where it had two control switches competing for the same genetic real estate,” Buchler said.

Other authors on the paper include Edgar Medina and Raluca Gordân of Duke, and Jonathan Turner and Jan Skotheim of Stanford University. This research was supported by the Burroughs Wellcome Fund and the Alfred P. Sloan Foundation, and by grants from the National Institutes of Health, the Defense Advanced Research Projects Agency and the National Science Foundation (1DP2OD008654-01, BAA-11-66, GM092925, MCB-14-12045).


Herbivore gut fungi found to produce unique building blocks of antibiotics

Crédito: CC0 Public Domain

For the past several years, chemical engineer Michelle O'Malley has focused her research on the anaerobic fungi found in the guts of herbivores, which make it possible for those animals to fuel themselves with sugars and starches extracted from fibrous plants. O'Malley's work, reflected in multiple research awards and journal articles, has centered on how these powerful fungi might be used to extract value-added products from the nonedible parts of plants—roots, stems and leaves—that are generally considered waste products.

Now, her lab has discovered that those same fungi likely produce novel "natural products," which could function as antibiotics or other compounds of use for biotechnology. The research is described in a paper titled "Anaerobic gut fungi are an untapped reservoir of natural products," published in the Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

All living things are equipped with natural defenses to ensure their survival. Microbes often depend on synthesized natural products that act as defenses against environmental threats and allow them to compete with other microbes. Many such natural products have served as the source of antibiotics used to fight disease in humans.

Anaerobic fungi, by definition, do not use oxygen to fuel their production of natural products. Thus, said O'Malley, "It costs them a lot more metabolically to make something than it does an aerobe." Further, anything an anaerobic microbe produces has to be carefully "designed" and extremely efficient, since energy is scarce in the oxygen-free microbes.

O'Malley's lab in 2017 provided the U.S. Department of Energy with several anaerobic gut fungi, which were then sequenced as part of a larger collaboration.

"We started seeing something we didn't expect to find: The building blocks—biosynthetic gene clusters, or BGCs—that antibiotics are typically built from," O'Malley said of that work. "BGCs sit near each other on the genome and participate in stepwise chemical reactions. In this case, they are loading a molecule onto an enzyme—chemically decorating it, if you will—and then passing it to another enzymatic module, and in this way, making it into an increasingly complex molecule."

That molecular assembly-line process is important, she says, because it emulates how antibiotics are often made. "BGCs could also be of useful for making value-added chemicals, because they have lot of complex chemistry built in," she added. "So, they might be able to be used as drop-in biofuels, as coatings, and as monomers to make novel materials."

But the most important implications, she said, are the antibiotic possibilities. In the paper, lead author Candice Swift, who earned her Ph.D. in O'Malley's lab and is now a postdoctoral researcher at the University of South Carolina's School of Public Health, demonstrates not only that the BGCs are present where they were not expected to be—anaerobic fungi have never been thought to have antibiotic properties—they are, even more surprisingly, active and actually making something. "They are transcribed," O'Malley noted.

Swift's analysis suggests that the compounds they found have not been identified previously. "We discovered them, and, based on what is known about these biosynthetic gene clusters, they could be making novel antibiotics," O'Malley said. "We haven't shown that definitively here, but it's one possibility that would make sense, because the fungi exist as kind of minority players in their community, so they probably have some edge or ability that allows them to stick around in the face of overwhelming competition. That's what we think they might be doing. We haven't proven it, but it's an attractive way to look at it."

So, if the anaerobic fungi are producing natural antibiotics, how difficult would it be to translate them into use in humans? "If you identify a novel antibiotic, the key to making that at scale is knowing how it's built," O'Malley explained. "That's a big question. We'll try to address that in a follow-up paper, but if you can figure out the genetic recipe for how they're made, it's straightforward to apply it in another system."

O'Malley said that the scientific community "has become pretty good at making antibiotics, recombinantly or through genetic engineering," and that all, or nearly all antibiotics, are derived from natural products—either made in nature or inspired by the compounds that nature builds.

The next stage in this research will involve using genetic tools to boost production and isolate the compounds to figure out exactly what compounds are being made. For that work, O'Malley is partnering with other researchers in the BioPolymers, Automated Cellular Infrastructure, Flow, and Integrated Chemistry Materials Innovation Platform (BioPACIFIC MIP), which the National Science Foundation funded last year as a collaboration between UCSB and UCLA.


Contenido

There are thousands of known species of molds, which have diverse life-styles including saprotrophs, mesophiles, psychrophiles and thermophiles, and a very few opportunistic pathogens of humans. [10] They all require moisture for growth and some live in aquatic environments. Like all fungi, molds derive energy not through photosynthesis but from the organic matter on which they live, utilizing heterotrophy. Typically, molds secrete hydrolytic enzymes, mainly from the hyphal tips. These enzymes degrade complex biopolymers such as starch, cellulose and lignin into simpler substances which can be absorbed by the hyphae. In this way, molds play a major role in causing decomposition of organic material, enabling the recycling of nutrients throughout ecosystems. Many molds also synthesize mycotoxins and siderophores which, together with lytic enzymes, inhibit the growth of competing microorganisms. Molds can also grow on stored food for animals and humans, making the food unpalatable or toxic and are thus a major source of food losses and illness. [11] Many strategies for food preservation (salting, pickling, jams, bottling, freezing, drying) are to prevent or slow mold growth as well as the growth of other microbes.

Molds reproduce by producing large numbers of small spores, [10] which may contain a single nucleus or be multinucleate. Mold spores can be asexual (the products of mitosis) or sexual (the products of meiosis) many species can produce both types. Some molds produce small, hydrophobic spores that are adapted for wind dispersal and may remain airborne for long periods in some the cell walls are darkly pigmented, providing resistance to damage by ultraviolet radiation. Other mold spores have slimy sheaths and are more suited to water dispersal. Mold spores are often spherical or ovoid single cells, but can be multicellular and variously shaped. Spores may cling to clothing or fur some are able to survive extremes of temperature and pressure.

Although molds can grow on dead organic matter everywhere in nature, their presence is visible to the unaided eye only when they form large colonies. A mold colony does not consist of discrete organisms but is an interconnected network of hyphae called a mycelium. All growth occurs at hyphal tips, with cytoplasm and organelles flowing forwards as the hyphae advance over or through new food sources. Nutrients are absorbed at the hyphal tip. In artificial environments such as buildings, humidity and temperature are often stable enough to foster the growth of mold colonies, commonly seen as a downy or furry coating growing on food or other surfaces.

Few molds can begin growing at temperatures of 4 °C (39 °F) or below, so food is typically refrigerated at this temperature. When conditions do not enable growth to take place, molds may remain alive in a dormant state depending on the species, within a large range of temperatures. The many different mold species vary enormously in their tolerance to temperature and humidity extremes. Certain molds can survive harsh conditions such as the snow-covered soils of Antarctica, refrigeration, highly acidic solvents, anti-bacterial soap and even petroleum products such as jet fuel. [12] : 22

Xerophilic molds are able to grow in relatively dry, salty, or sugary environments, where water activity (aw) is less than 0.85 other molds need more moisture. [13]

  • Acremonium
  • Alternaria
  • Aspergilo
  • Cladosporium
  • Fusarium
  • Mucor
  • Penicillium
  • Rhizopus
  • Stachybotrys
  • Trichoderma
  • Trichophyton

The Kōji ( 麹 ) molds are a group of Aspergilo species, notably Aspergillus oryzae, and secondarily A. sojae, that have been cultured in eastern Asia for many centuries. They are used to ferment a soybean and wheat mixture to make soybean paste and soy sauce. Koji molds break down the starch in rice, barley, sweet potatoes, etc., a process called saccharification, in the production of motivo, shōchū and other distilled spirits. Koji molds are also used in the preparation of Katsuobushi.

Red rice yeast is a product of the mold Monascus purpureus grown on rice, and is common in Asian diets. The yeast contains several compounds collectively known as monacolins, which are known to inhibit cholesterol synthesis. [14] A study has shown that red rice yeast used as a dietary supplement, combined with fish oil and healthy lifestyle changes, may help reduce "bad" cholesterol as effectively as certain commercial statin drugs. [15] Nonetheless, other work has shown it may not be reliable (perhaps due to non-standardization) and even toxic to liver and kidneys. [dieciséis]

Some sausages, such as salami, incorporate starter cultures of molds [17] to improve flavour and reduce bacterial spoilage during curing. Penicillium nalgiovense, for example, may appear as a powdery white coating on some varieties of dry-cured sausage.

Other molds that have been used in food production include:

  • Fusarium venenatum – quorn
  • Geotrichum candidum – cheese
  • Neurospora sitophila – oncom
  • Penicillium spp. – various cheeses including Brie and Blue cheese
  • Rhizomucor miehei – microbial rennet for making vegetarian and other cheeses
  • Rhizopus oligosporus – tempeh
  • Rhizopus oryzae – tempeh, jiuqu for jiuniang or precursor for making Chinese rice wine

Alexander Fleming's accidental discovery of the antibiotic penicillin involved a Penicillium mold called Penicillium rubrum (although the species was later established to be Penicillium rubens). [18] [19] [20] Fleming continued to investigate Penicillin, showing that it could inhibit various types of bacteria found in infections and other ailments, but he was unable to produce the compound in large enough amounts necessary for production of a medicine. [21] His work was expanded by a team at Oxford University Clutterbuck, Lovell, and Raistrick, who began to work on the problem in 1931. This team was also unable to produce the pure compound in any large amount, and found that the purification process diminished its effectiveness and negated the anti-bacterial properties it had. [21]

Howard Florey, Ernst Chain, Norman Heatley, Edward Abraham, also all at Oxford, continued the work. [21] They enhanced and developed the concentration technique by using organic solutions rather than water, and created the "Oxford Unit" to measure penicillin concentration within a solution. They managed to purify the solution, increasing its concentration by 45–50 times, but found that a higher concentration was possible. Experiments were conducted and the results published in 1941, though the quantities of Penicillin produced were not always high enough for the treatments required. [21] As this was during the Second World War, Florey sought USA Government involvement. With research teams in the UK and some in the US, industrial-scale production of crystallized penicillin was developed during 1941–1944 by the USDA and by Pfizer. [18] [22]

Several statin cholesterol-lowering drugs (such as lovastatin, from Aspergillus terreus) are derived from molds. [23]

The immunosuppressant drug cyclosporine, used to suppress the rejection of transplanted organs, is derived from the mold Tolypocladium inflatum.

Molds are ubiquitous, and mold spores are a common component of household and workplace dust however, when mold spores are present in large quantities, they can present a health hazard to humans, potentially causing allergic reactions and respiratory problems. [24]

Some molds also produce mycotoxins that can pose serious health risks to humans and animals. Some studies claim that exposure to high levels of mycotoxins can lead to neurological problems and in some cases, death. [25] Prolonged exposure, e.g. daily home exposure, may be particularly harmful. Research on the health impacts of mold has not been conclusive. [26] The term "toxic mold" refers to molds that produce mycotoxins, such as Stachybotrys chartarum, and not to all molds in general. [27]

Mold in the home can usually be found in damp, dark or steamy areas, e.g. bathrooms, kitchens, cluttered storage areas, recently flooded areas, basement areas, plumbing spaces, areas with poor ventilation and outdoors in humid environments. Symptoms caused by mold allergy are: watery, itchy eyes a chronic cough headaches or migraines difficulty breathing rashes tiredness sinus problems nasal blockage and frequent sneezing.

Molds can also pose a hazard to human and animal health when they are consumed following the growth of certain mold species in stored food. Some species produce toxic secondary metabolites, collectively termed mycotoxins, including aflatoxins, ochratoxins, fumonisins, trichothecenes, citrinin, and patulin. These toxic properties may be used for the benefit of humans when the toxicity is directed against other organisms for example, penicillin adversely affects the growth of Gram-positive bacteria (e.g. Clostridium species), certain spirochetes and certain fungi. [28]

Mold growth in buildings generally occurs as fungi colonize porous building materials, such as wood. [29] Many building products commonly incorporate paper, wood products, or solid wood members, such as paper-covered drywall, wood cabinets, and insulation. Interior mold colonization can lead to a variety of health problems as microscopic airborne reproductive spores, analogous to tree pollen, are inhaled by building occupants. High quantities of indoor airborne spores as compared to exterior conditions are strongly suggestive of indoor mold growth. [30] Determination of airborne spore counts is accomplished by way of an air sample, in which a specialized pump with a known flow rate is operated for a known period of time. To account for background levels, air samples should be drawn from the affected area, a control area, and the exterior.

The air sampler pump draws in air and deposits microscopic airborne particles on a culture medium. The medium is cultured in a laboratory and the fungal genus and species are determined by visual microscopic observation. Laboratory results also quantify fungal growth by way of a spore count for comparison among samples. The pump operation time is recorded and when multiplied by pump flow rate results in a specific volume of air obtained. Although a small volume of air is actually analyzed, common laboratory reports extrapolate the spore count data to estimate spores that would be present in a cubic meter of air. [31]

Various practices can be followed to mitigate mold issues in buildings, the most important of which is to reduce moisture levels that can facilitate mold growth. [27] Properly functioning air conditioning (AC) units are essential to controlling levels of indoor airborne fungal spores. Air filtration reduces the number of spores available for germination, especially when a High Efficiency Particulate Air (HEPA) filter is used. A properly functioning AC unit also reduces the relative humidity in rooms. [32] The United States Environmental Protection Agency (EPA) currently recommends that relative humidity be maintained below 60%, ideally between 30% to 50%, to inhibit mold growth. [33] Considering that fungal growth requires cellulose, plant fiber, as a food source, using building materials that do not contain cellulose is an effective method of preventing fungal growth.

Eliminating the moisture source is the first step at fungal remediation. Removal of affected materials may also be necessary for remediation, if materials are easily replaceable and not part of the load-bearing structure. Professional drying of concealed wall cavities and enclosed spaces such as cabinet toekick spaces may be required. Post-remediation verification of moisture content and fungal growth is required for successful remediation. Many contractors perform post-remediation verification themselves, but property owners may benefit from independent verification.

Various artists have used mold in various artistic fashions. Daniele Del Nero, for example, constructs scale models of houses and office buildings and then induces mold to grow on them, giving them an unsettling, reclaimed-by-nature look. [34] Stacy Levy sandblasts enlarged images of mold onto glass, then allows mold to grow in the crevasses she has made, creating a macro-micro portrait. [35] Sam Taylor-Johnson has made a number of time-lapse films capturing the gradual decay of classically arranged still lifes. [36]


Fungal Biology

Series Editors: Gupta, Vijai Kumar, Tuohy, Maria G.

About this series

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Sobre el editor

Fungal biology has an integral role to play in the development of the biotechnology and biomedical sectors. It has become a subject of increasing importance as new fungi and their associated biomolecules are identified. The interaction between fungi and their environment is central to many natural processes that occur in the biosphere. The hosts and habitats of these eukaryotic microorganisms are very diverse fungi are present in every ecosystem on Earth. The fungal kingdom is equally diverse, consisting of seven different known phyla. Yet detailed knowledge is limited to relatively few species. The relationship between fungi and humans has been characterized by the juxtaposed viewpoints of fungi as infectious agents of much dread and their exploitation as highly versatile systems for a range of economically important biotechnological applications. Understanding the biology of different fungi in diverse ecosystems as well as their interactions with living and non-living is essential to underpin effective and innovative technological developments. This series will provide a detailed compendium of methods and information used to investigate different aspects of mycology, including fungal biology and biochemistry, genetics, phylogenetics, genomics, proteomics, molecular enzymology, and biotechnological applications in a manner that reflects the many recent developments of relevance to researchers and scientists investigating the Kingdom Fungi.

Rapid screening techniques based on screening specific regions in the DNA of fungi have been used in species comparison and identification, and are now being extended across fungal phyla. The majorities of fungi are multicellular eukaryotic systems and therefore may be excellent model systems by which to answer fundamental biological questions. A greater understanding of the cell biology of these versatile eukaryotes will underpin efforts to engineer certain fungal species to provide novel cell factories for production of proteins for pharmaceutical applications. Renewed interest in all aspects of the biology and biotechnology of fungi may also enable the development of “one pot” microbial cell factories to meet consumer energy needs in the 21st century. To realize this potential and to truly understand the diversity and biology of these eukaryotes, continued development of scientific tools and techniques is essential.

As a professional reference, this series will be very helpful to all people who work with fungi and should be useful both to academic institutions and research teams, as well as to teachers, and graduate and postgraduate students with its information on the continuous developments in fungal biology with the publication of each volume.


Fatty acids and cardiac disease: fuel carrying a message

From the viewpoint of the prevention of cardiovascular disease (CVD) burden, there has been a continuous interest in the detrimental effects of the Western-type high-fat diet for more than half a century. More recently, this general view has been subject to change as epidemiological studies showed that replacing fat by carbohydrate may even be worse and that various polyunsaturated fatty acids (FA) have beneficial rather than detrimental effects on CVD outcome. At the same time, advances in lipid biology have provided insight into the mechanisms by which the different lipid components of the Western diet affect the cardiovascular system. In fact, this still is a rapidly growing field of research and in recent years novel FA derivatives and FA receptors have been discovered. This includes fish-oil derived FA-derivatives with anti-inflammatory properties, the so-called resolvins, and various G-protein-coupled receptors that recognize FA as ligands. In the present review, we will extensively discuss the role of FA and their metabolites on cardiac disease, with special emphasis on the role of the different saturated and polyunsaturated FA and their respective metabolites in cellular signal transduction and the possible implications for the development of cardiac hypertrophy and cardiac failure.

Palabras clave: endocannabinoids fish-oil heart failure inflammation prostaglandins resolvins.

© 2014 Scandinavian Physiological Society. Publicado por John Wiley & Sons Ltd.


Pathogenic fungi regulate immunity by inducing neutrophilic myeloid-derived suppressor cells

Despite continuous contact with fungi, immunocompetent individuals rarely develop pro-inflammatory antifungal immune responses. The underlying tolerogenic mechanisms are incompletely understood. Using both mouse models and human patients, we show that infection with the human pathogenic fungi Aspergillus fumigatus and Candida albicans induces a distinct subset of neutrophilic myeloid-derived suppressor cells (MDSCs), which functionally suppress T and NK cell responses. Mechanistically, pathogenic fungi induce neutrophilic MDSCs through the pattern recognition receptor Dectin-1 and its downstream adaptor protein CARD9. Fungal MDSC induction is further dependent on pathways downstream of Dectin-1 signaling, notably reactive oxygen species (ROS) generation as well as caspase-8 activity and interleukin-1 (IL-1) production. Additionally, exogenous IL-1β induces MDSCs to comparable levels observed during C. albicans infection. Adoptive transfer and survival experiments show that MDSCs are protective during invasive C. albicans infection, but not A. fumigatus infection. These studies define an innate immune mechanism by which pathogenic fungi regulate host defense.

Copyright © 2015 Los Autores. Publicado por Elsevier Inc. Todos los derechos reservados.

Cifras

Fungi Induce Functional MDSCs In…

Fungi Induce Functional MDSCs In Vitro and In Vivo (A) Fungal morphotypes differentially…

Antifungal Functions (A) In vivo.…

Antifungal Functions (A) In vivo. Left panel: survival in the invasive C. albicans…

Fungi Induce MDSCs through a…

Fungi Induce MDSCs through a Dectin-1-, Syk-, and CARD9-Mediated Mechanism (A) Fungal factors…

Fungal MDSC Induction Involves IL-1β,…

Fungal MDSC Induction Involves IL-1β, Caspase-8, and ROS (A) Intracellular accumulation and release…


Ver el vídeo: Secondary metabolites in fungi (Mayo 2022).